同济大学李博峰教授团队受自然基金委自助项目“ GNSS高精度定位质量控制理论与方法 ”被作为典型案例

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科研选题是科技工作首先需要解决的问题。国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金委）高度重视科学问题凝练工作，先后实施了明确资助导向、完善面向科学前沿和国家重大需求的科学问题凝练机制等一系列改革举措。为了通过总结和宣传大陆科学家凝练科学问题的成功经验，从理念和方法上给科研人员以启迪和信心，引导科技界更加自觉地探索和运用科学方法不断提升凝练科学问题的能力和水平，自然科学基金委组织开展凝练科学问题案例编写工作。

同济大学李博峰教授团队受自然基金委自助项目“GNSS高精度定位质量控制理论与方法”被杨元喜院士作为典型案例。以下是案例的具体细节。

1. 问题来源

随着大陆北斗导航系统全球组网的完成、多频多模全球导航卫星系统（GNSS）的不断发展，卫星导航定位技术在智慧城市、智能交通和无人驾驶等领域得到了广泛应用。毋庸置疑，高精度是当前GNSS定位技术发展的趋势，也是诸多位置服务产业发展的基础，因此，提升GNSS定位性能是推动高精度位置服务产业纵深发展的关键。

当前GNSS定位技术尚未建立完备的自身可信度理论体系，换言之，大多GNSS定位系统缺少可信度指标，或者可信度指标不完善，缺少理论支撑。因此，当前GNSS定位结果的可信度理论不完备，制约了GNSS高精度定位的深度应用。

2. 将实际应用需求转化为科学问题的思考、探索过程

目前GNSS定位精度的评估是在自身参考框架下与外部参考值进行对比统计得到的，并非实际应用环境中定位输出的精度，因此无法客观地表征系统当前的定位性能。其理论原因是系统输出定位结果的协方差矩阵失真，精度指标虚假偏高，导致实际应用中存在较大的弃真和纳伪错误，因此亟须建立定位系统自身的可信度完备理论，从而提供定位结果的真实协方差矩阵。

深入分析其理论根源，定位结果协方差矩阵不可信的原因是GNSS定位中采用的随机模型不准确和数据异常处理不精细。具体地，未充分顾及信号精度的多样性、信号在时间域和空间域的相关性、信号的干扰衰减、复杂环境下的多路径效应、接收机信号处理异常、电离层和对流层扰动、非视距误差、滤波模型失效等综合因素。因此，提升定位可信度的关键在于解决GNSS定位中的质量控制问题。

3. 研究本科学问题过程中的创新点

采用从局部到整体的系统性思维，将质量控制分为函数模型增强、随机模型优化、整数质量控制、非模型误差处理四个方面。

研究多频多系统GNSS频间系统间偏差稳定性约束、定位场景感知约束的增强函数模型；研究随环境误差耦合的自适应多频多系统随机模型；研究多备选整数解的全概率加权方法及其对应的定位解的精度评定；研究非模型误差诊断以及分类补偿关键。

最终，建立高精度定位的全过程质量控制理论和方法体系。其中，创新性地运用多元假设检验的全概率整数估计理论，避免二元假设检验的风险；将观测扰动和异常归为非模型化误差，构建非模型化误差的诊断和补偿理论。

4. 研究本科学问题的意义

通过完善GNSS高精度定位质量控制理论与方法，提高GNSS定位精度指标的可信度，提升GNSS高精度位置服务的可靠性和性能，推动GNSS应用的深度，重点推动解决智能交通和无人驾驶等空间信息领域的风险控制，实现空间位置信息应用的自主安全可控。

可信度问题是大地测量观测解算的共性难点问题，也是一个复杂的多要素耦合影响的难点问题，特别是随着空间大地测量技术应用不断深化和实时动态高精度需求的增大，对可信度的要求愈加迫切。因此，项目的研究抛砖引玉，推动解决卫星大地测量和导航领域的可信度理论认知不深、手段缺少和方法不足等问题，填补当前GNSS定位结果的可信度指标缺失或失真的缺陷。

GNSS高精度定位质量控制理论与方法是GNSS技术高质量、高可靠应用的基础。解决GNSS定位质量控制问题，提升GNSS定位可信度不仅是对该领域可信度共性问题的有益探索，对拓展GNSS高精度位置服务也非常重要，尤其在航空飞行、无人驾驶、智能交通等领域，高精度定位的可信度是用户关注的重点。因此，“GNSS高精度定位质量控制理论与方法”具有很强的应用需求。

GNSS定位是通过测定信号传播时间计算距离再进行定位的。信号发播源、传播过程以及接收端都会产生误差，导致观测模型不能可靠地描述观测与待估参数之间的关系。此外，其“可信度”指标的“不可信”问题是制约GNSS高精度位置服务整体性能提升的瓶颈，也是影响GNSS在地球科学反演边值条件严密性和可靠性的重要因素。要实现GNSS精确定位以及可信度的精确评估，必须构建精准、完备的GNSS质量控制方法。GNSS质量控制方法可以从函数模型增强、随机模型优化、整数质量控制和非模型误差处理四个方面寻求创新和突破。

该案例首先阐述了GNSS高精度定位服务于国家需求，是“需求牵引”型项目；接着点明研究中“瓶颈”—提升定位可信度，分析了其制约因素，提出了解决途径，并提炼出项目的科学目标和创新点。该案例科学问题清晰，研究思路和方法逻辑严密，具有很强的科学性和可读性。

案例点评人：西安测绘研究所 杨元喜

初审：张艳玲复审：宋启凡

终审：金 君

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