一、团队整体介绍

范磊课题组依托北京航空航天大学空间与地球科学学院，在学院领导和施闯院士的带领下，长期致力于空间大地测量数据融合处理、北斗/GNSS/LEO卫星精密定轨与定位、北斗/GNSS反演大气水汽的前沿研究。面向建立1mm级地球参考框架的国家需求和国际前沿，团队自主研制了多源空间大地测量观测数据深度融合处理与分析软件平台GSTAR，支持多空间技术观测值层面的融合处理、高中低轨卫星一体化定轨、多源对地观测技术融合的多维度大气水汽反演。相关成果应用于中国地震局、气象局、航天系统等相关单位的业务系统，为我国综合时空体系中高精度、高时空分辨率的时空基准建立，提供了理论、方法、软件及数据产品支撑。

二、团队成员介绍

1.带头人介绍

范磊，北京航空航天大学空间与地球科学学院副研究员，博士生导师，导航科学与技术系副主任。致力于多源空间大地测量数据深度融合处理理论、方法及应用研究，研究方向包括多源空间大地测量观测层面融合处理、北斗/GNSS/LEO卫星精密定轨与定位、北斗/GNSS反演大气水汽；负责研发了大地测量数据分析与研究软件平台（GSTAR），实现了联合高中低轨的GNSS、SLR、VLBI、星间链路等多种空间大地测量技术观测层面融合处理及产品解算，应用于我国顶尖高校的教学科研以及气象局、测绘部门、航天系统等多个部门的业务系统；主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等国家级项目3项，以及企事业单位委托科技项目10余项；成果在JOG、GPSS、IEEE TGRS、IEEE TAES等期刊上发表SCI论文50余篇，授权/受理发明专利近20项，登记软件著作权3项，获卫星导航定位科技进步特等奖2项、一等奖1项。

2.其他核心成员介绍

郭仕伟，北京航空航天大学空间与地球科学学院师资博士后，长期从事全球空间基准建立与维持方面的研究，在多空间大地测量技术融合处理、大地测量参数解算、站坐标时间序列分析等方面取得了创新性成果。入选第九届中国科协“青年人才托举工程”,主持国家自然科学基金C类项目、国家重点研发计划子课题。以第一/通讯作者身份发表SCI/EI论文10余篇。

三、研究方向介绍

1.研究方向一: 空间大地测量数据融合处理

方向简介：

面向建立我国自主的毫米级地球参考框架的重大需求，聚焦北斗/GNSS、ISL、SLR、VLBI等多种空间大地测量技术的融合理论方法与应用研究，自主研制多源观测数据深度融合处理与分析软件平台（GSTAR），生成全球大地测量系统数据融合产品，为我国综合时空体系建设和精准动态的“地球系统”认知提供基础理论方法、软件平台与数据产品支撑。

代表成果：

（1）多空间技术星基共址的大地测量参数解算

全球大地测量参数是国际地球参考框架建立及地球物理研究的关键基础。国际地球参考框架的实现高度依赖地面局部连接在法方程/参数层面融合多种空间大地测量技术，存在参数一致性较差、空间分布不均、维护成本高等问题。搭载多种空间技术载荷的中低轨卫星为多技术融合提供了星基共址平台。依托中低轨卫星提供的空间连接在观测值层面融合多空间技术，构建“星基共址+观测值融合”新模式，为全球大地测量参数解算提供新的技术路径。

（2）附加卫星原子钟噪声模型的地心运动解算

地心坐标（GCC）与卫星钟差之间的相关性会降低GCC估计精度，对于地心Z方向尤其明显。此外，由于卫星轨道与卫星钟差是同时估计的，卫星钟差将不可避免地受到轨道误差的影响。大量研究表明，GNSS精密钟差产品存在与卫星轨道周期相关的周期性信号。团队提出附加GNSS卫星原子钟噪声模型的地心运动估计方法，从空间统计学的角度出发，利用变异函数建立卫星钟差随机分量的噪声模型。在此基础上，通过多项式模型和高度定制化的原子钟噪声模型对卫星钟差附加约束，显著提高GNSS估计的地心运动参数精度和稳定性。

2.研究方向二：北斗/GNSS/LEO卫星精密定轨与定位

面向我国高精度时空基准自主构建的重大需求，以北斗/GNSS和LEO卫星精密定轨定位为技术主线，攻克星地观测与星间链路数据深度融合的关键算法，自主构建多源观测数据协同处理软件平台，形成连续稳定的卫星精密轨道及定位增强产品，为我国综合PNT体系构建、低轨导航增强系统发展提供基础理论方法、软件平台与数据产品支撑。

（1）融合多源观测量的高中低轨卫星一体化定轨方法

针对当前定轨技术中多源观测量融合不充分、高中低轨卫星联合解算模型复杂等问题，团队发展了一种融合星地星间多源观测量的高中低轨卫星一体化厘米级定轨方法。相较于传统分步定轨方案和单一类型卫星定轨方案，该方法大幅提升了轨道收敛速度，并减少了对海外地面基准站的依赖。相关成果已发表多篇高水平SCI论文，未来可服务于下一代自主卫星导航系统及天基测控体系建设。

（2）面向大规模GNSS基准站网的坐标快速整网解算方法

针对当前 GNSS 技术在大规模基准站网解算中面临的模型严密性不足与计算效率受限等问题，团队提出了一种面向大规模 GNSS 基准站坐标快速整网解算的方法。相较于传统分网解算方案和整网基线双差解算方案，该方法实现了计算效率与整网解算严密性的统一，使数千站规模基准站网的整体解算成为可能。相关成果已申请国家发明专利，未来将服务于新一代国家坐标参考框架建设。

3.研究方向三: 多源观测技术融合的多维度大气水汽反演

方向简介：

面向极端天气灾害精准预报的需求，开展融合北斗/GNSS、卫星遥感、地基垂直遥感等多源观测技术的大气水汽反演理论与方法研究，分析了大气水汽与极端降水在不同时间尺度和空间维度上的变化特征与关联性，为践行“观测即服务”理念，全面推进监测精密、预报精准、服务精细的部署提供有力支撑。

代表成果：

（1）融合多源观测技术的大气水汽反演理论与方法研究

水汽是大气的重要组分之一。传统水汽观测技术受制于时空分辨率和覆盖范围，难以适应日益加剧的极端天气事件。为解决这一问题，开展融合北斗/GNSS、卫星遥感、无线电掩星等多源观测技术水汽反演方法研究，充分发挥不同技术在精度、覆盖范围、时空分辨率方面的优势，构建高精度、精细化、广域覆盖的大气水汽产品，为极端天气分析、诊断和预报提供科学数据支持。

（2）大气水汽与极端降水过程关联特征分析

大气水汽是降水发生和持续的重要因素，其驱动作用在极端降水过程中尤为显著。因此，深入分析大气水汽在极端降水过程中的变化特征及其与降水发生的关联性，对于实现高效、精准的降水预报具有重要价值。为此，开展了大气水汽与降水在长期尺度、短时过程、中小尺度和全国大范围区域的关联性分析，探究降水发生过程水汽的驱动机制，可为极端降水过程的主观预报提供参考，也有助于优化和约束基于数值天气模式的客观预报结果。

四、团队其他特色成果

GSTAR：空间大地测量时空数据分析与研究软件平台

针对原始观测值层面的空间大地测量数据融合需求，使用C++面向对象语言，自主研发了可扩展性强、计算效率高的新一代大地测量时空数据分析与研究大型软件平台（Geodetic SpatioTemporal data Analysis and Research，GSTAR）。为适应不同大地测量计算应用场景的需求，设计了分层模块化的软件框架，提出了模拟空天地一体化场景的数据结构，构建了以天线为基本处理单元的CPU+GPU并行架构，为用户灵活构建个性化的大地测量应用提供了基础开发平台。GSTAR软件已具备高中低轨空间并置的GNSS/ISL/SLR/VLBI观测值层面深度融合处理能力，形成了卫星轨道及动力学参数、设备钟差、基准站坐标、射电源坐标、地球定向参数（EOP）、地心运动、大气延迟等大地测量产品的全覆盖计算能力，产品精度达到国际知名机构及软件的同等水平，相关成果发表高水平SCI论文20余篇，并获得国际大地测量协会原主席Harald Schuh教授、德国地学研究中心Robert Heinkelmann研究员等国际著名学者的高度评价。