1.低轨巨型星座星载GNSS精密轨道及时间确定研究

低轨星座（低地球轨道卫星星座）作为近地空间的重要基础设施，其 “通导遥”（通信、导航、遥感）一体化能力正深刻改变人类利用空间的方式，在民生服务、国家安全、科技发展等领域具有不可替代的战略意义。 低轨星座的 “通导遥” 能力，本质是通过近地轨道的地理优势与星座化的系统设计，打破了地面设施与高轨卫星的功能局限，实现了 “全域覆盖、高精度、高时效、多维度” 的空间服务。

技术层面面临多重挑战。需突破大规模星座的高效定轨算法，融合星间链路与地面观测数据，精确建模大气阻力等摄动；时间同步需攻克星载原子钟漂移补偿技术，实现星间纳秒级时间一致。通过研发自适应滤波算法与分布式处理架构，可提升动态环境下的定轨时效性与稳定性，为低轨星座的规模化应用奠定基础。

团队近年开发高精度星载GNSS精密定轨软件SODA(Satellite Orbit Determination Analyzer)， 处理场景主要针对低轨卫星的高精度数据处理功能。 并且该精密定轨系统支持星载嵌入式系统。未来将拓展至中高轨道卫星的自主轨道确定应用场景。

近年，在发改委等相关项目支持下，与中电集团联合研制相应的嵌入式定轨系统。 实现在开发板上自主轨道确定、预报及广播星历生成能力。 当前SODA在GNSS广播产品情况下，实时动力学滤波定轨精度为分米级。 精密GNSS数据流产品情况下，实时动力学滤波定轨为厘米级。 目前，SODA除支持星载GNSS精密定轨以外，还支持卫星激光测距等类型数据精密定轨。 其他多类型数据及行星际定轨能力尚在开发中。

2. 空间光电测量多源数据融合定轨及空间态势

近年团队针对空间目标多源测量数据融合开展天文光学、红外、雷达、激光等多种测量体制数据最优融合精密轨道确定。

空间光电测量多源数据融合定轨及空间态势研究应用前景广阔。融合光学、雷达等多源数据可提升空间目标定轨精度，为低轨星座碰撞预警、航天器在轨维护提供支撑；同时能精准刻画空间态势，助力太空资源开发与轨道资源管理。

技术上需突破多源数据时空配准难题，解决不同观测设备误差特性差异；研发自适应融合算法，动态调整数据权重以应对复杂空间环境；还需构建高精度空间动力学模型，考虑太阳光压、大气阻力等摄动影响，为空间态势感知提供可靠数据支撑。

为突破地域测控网络的限制，开展地基、海基、天基多平台的卫星测量跟踪轨道计算。并利用相关的计算产品开展空间目标监测、空间态势研判等研究。

已在该领域发表学术论文多篇，相关研究领域得到我国多项项目支持。

3. 地月自主导航系统研究

在地月空间导航系统中，时空基准是关键基础。由于地月间复杂引力环境，时间流逝存在差异，需精准建立统一的时空基准。例如，依据相对论效应校正原子钟计时，确保时间系统精确性，为轨道确定与导航提供稳定参照。像美国 NIST 就致力于构建考虑月球独特引力环境的月球时间系统，为月球导航奠定基础。

轨道确定方面，要综合考量多种因素。传统轨道动力学模型结合地月引力、太阳辐射压等摄动力影响，同时利用多源观测数据，如光学、雷达等，通过优化算法精确求解航天器轨道参数。我国科研团队也在积极探索，通过卫星跟踪卫星的天基测定轨新体制，提升地月空间航天器轨道确定精度与效率。

自主导航对于地月空间探索意义重大。基于恒星光行差效应等创新方法不断涌现，通过构建观测模型，结合轨道动力学与滤波算法，实现航天器自主确定轨道状态。这种自主导航方式能减少对地面测控依赖，增强航天器在轨生存能力，助力地月空间探测活动高效开展 。

研究给出了空间飞行器轨道确定的数值逼近方法，成功应用于嫦娥三号动力落月弹道确定等相关任务中。

团队近期承担我国下一代导航系统相关地月空间自主导航研究课题及其他相关研制任务。 开发了相应的三体问题周期轨道搜索软件，并利用地月星间建链的方式实现地球与月球卫星的整网定轨。相关成果在《GPS Solutions》等期刊发表。后续将进一步针对该领域开展相关技术研究。

4. 太阳系小行星探测与行星防御轨道确定及撞击评估

在太阳系小行星探测及行星防御领域，轨道确定与计算至关重要。研究方向之一聚焦于优化小行星轨道动力学模型，充分考虑太阳、行星引力及非保守力影响，提升定轨精度。研究点在于精确测定小行星物理参数，以完善太阳光压等非保守力模型。

另一方向是研发高效定轨算法，如利用多源观测数据融合的算法，融合光学、雷达等观测信息。研究点包括解决不同类型数据的时空配准问题，以及应对数据噪声干扰，实现实时精确轨道确定。同时，针对行星防御，需建立撞击评估模型，研究小行星撞击概率计算方法，以及撞击对地球生态、地质等方面的影响评估 。

团队近年先后承担多项我国多项重要行星防御轨道计算研究项目。在《The Astronomical Journal》、《Astrophysics and Space Science》、《Astronomy & Astrophysic》、《Planetary and Space Science》等期刊发表学术论文多篇。 相关成果得到了 央视国际频道 、 中国科学院 、 中国日报海外版 、 、 新华网 等多家媒体报到。

5. AI在地球物理及航天测控方面的应用

人工智能在卫星定轨及地球物理领域的应用正逐步深化。在卫星定轨中，机器学习可优化轨道模型，处理相关地球物理时间序列，反向研究大气密度等影响空间飞行器轨道的力学环境。

通过对地球物理或航天器飞行的相关参数分析，进一步提升轨道计算精度。并通过轨道机动特征，进行航天器异动意图识别。 团队开展空间电离层监测相关研究，并独立开发了北斗星基增强的格网电离层软件，应用于北斗三号系统服务。

团队与华东师范大学等高校建立相关人工智能合作，开展人工智能在地球物理、航天测控及其他工业领域的应用研究。