卫星星间自主时间同步方法研究

卫星时间同步是实现自主导航的关键技术之一。提出了利用高轨卫星的转发和跟踪功能实现星间连续、实时双向时间同步的方法。详细阐述了这种方法的原理,分析了该同步方法的误差。结果表明该方法可用于星间自主相对时间同步。

基于Hadamard方差的导航星座自主时间同步算法研究

文章在总结国内外研究成果基础上,针对GPS铷钟虽然短期稳定性较好,但采用Allan方差描述铷钟频率稳定性时,其钟差状态方程仅为两参数,在较长平滑时间里存在时钟漂移和甚低频噪声的影响,使噪声特性淹没或估值不收敛的缺陷,引入Hadamard方差建立了三参数系统状态误差模型,通过三次采样方差从模型上解决了线形漂移和甚低频噪声的影响问题。在时钟系统状态模型和星间双向测量方程建模基础上,给出了工程实用的标准Kalman基本滤波方程。数值分析仿真表明,采用Hadamard方差描述时钟频率稳定性显著提高星载时钟自主同步精度,从而克服了Allan方差描述产生的频率漂移影响较大和甚低频噪声不收敛的问题。

基于星间链路的导航星座自主时间同步算法设计

导航星座自主时间同步算法是自主导航研究中一个迫切需要解决的课题。在分析国内外相关研究的基础上,深入研究导航星座自主时间同步算法。首先建立导航卫星自主时间同步的钟差模型和状态方程。根据导航卫星星间双向测距和星间通信的过程,建立自主时间同步的观测方程。设计基于Kalman滤波的分布式自主时间同步算法,并进行仿真实验验证。仿真结果表明,设计的方程和算法能够较好地实现导航星座自主时间同步,当星间测距误差为3m时,导航星座自主时间同步精度仍在4ns以内,并且时间同步精度随着测距误差的减小而提高。

分布式导航星座自主时间同步性能评估

针对星座自主导航任务需求,分析了基于星载钟性能和星间相对钟差估计星座自主时间同步精度的可行性,验证了星座中星载原子钟性能与卫星自主时间同步滤波结果的相关性,评估了有无时间参考基准、星间电文交互条件下的卫星钟差预报性能。评估结果表明:当缺少地面或参考星为基准且星间电文无交互时,单颗卫星的自主钟差预报结果是不可观的,会随着时间增长发生偏移,并在地面或基准星对其校准后迅速收敛,继续随星载钟性能和滤波状态参数发散;当缺少基准且星间电文正常交互时,卫星自主钟差滤波结果与精密钟差相比存在整体偏移;基于本文设计的验证条件,卫星自主运行15 d卫星钟差整体漂移量优于60 m;当以某颗卫星或锚固站为时间参考基准时,全网卫星可根据与基准时间的相对钟差进行自主校准,星间相对钟差RMS为0.6 m。

一种基于相对钟差估计的星座自主时间同步方法

针对区域星座自主导航的任务需求,提出了一种基于相对钟差估计的星座自主时间同步方法.介绍了该方法的实现原理,建立了系统状态模型和系统测量方程,并设计了适用于星座时间同步的Kalman滤波算法.仿真结果表明,该方法能够实现星座卫星的时间同步.