BD-2星载原子钟长期在轨性能评估

利用WHU和GFZ提供的2013-01-01~2018-05-01北斗精密钟差数据,从原子钟相位、频漂、频率准确度和频率稳定度指标等方面对BD-2星载原子钟的长期在轨性能进行评估。结果表明,相位数据连续性和稳定性不佳,调相操作频繁;频漂维持在10^-18~10^-17/s量级;准确度处于10^-11量级,比较稳定;万秒稳定度在10^-14~10^-13量级,MEO卫星相较于GEO和IGSO卫星更加稳定。此外,分析原子钟切钟对频漂、准确度和稳定度的影响,并给出BD-2卫星钟的切换信息。

BD-2在轨卫星钟性能分析

选取3颗不同轨道的BD-2在轨卫星,以其星载主钟某些时段测量的星地无线电双向时间比对钟差数据为基础,计算频率准确度、稳定度和漂移率。结果表明,BD-2在轨卫星钟的频率准确度优于10^(-11)量级,频率稳定度优于10^(-13)量级,频率漂移率优于10^(-14)量级。其中,GEO-1卫星即将到达系统的设计运行寿命,但其卫星钟的各项性能指标计算结果均符合设计要求,未影响北斗二号系统的服务质量。

BDS-2卫星钟设计年限末期阶段性能评估与分析

为探究BDS-2卫星钟在当前阶段的运行状态及性能情况,采用国际GNSS监测评估系统(iGMAS)2018年共365 d的精密钟差数据,将Score检验量引入钟差异常探测,并结合中位数法进行数据质量控制,弥补了中位数法部分粗差漏探的缺陷;再从频率准确度、频率漂移率、频率稳定度、模型拟合残差、周期特性、噪声类型等6个方面对BDS-2卫星钟的相关性能进行全面评估。结果表明,现阶段BDS-2在轨卫星钟的运行状态良好,各项性能指标均正常,可继续提供相应的系统服务。其中,BDS-2卫星钟的频率准确度为3.15×10^-11,日漂移率为1.59×10^-13,万秒稳为5.72×10^-14,模型拟合残差平均精度为0.596 ns;GEO、IGSO和MEO三类卫星的钟差序列周期特性显著,第1、2主周期与其各自卫星轨道周期相关,分别为其轨道周期的0.5倍或1倍左右;不同平滑时间下的BDS-2卫星钟主要受调频白噪声(WFM)、调频闪烁噪声(FFM)和调频随机游走噪声(RWFM)的影响。

基于BDS-2/BDS-3联合处理的北斗超快速钟差预报优化策略

针对北斗卫星导航系统(BDS)钟差预报产品无法满足高精度快速服务需求的现状,提出了一种基于BDS-2/BDS-3联合估计的超快速卫星钟差预报优化策略。区别于传统两步法预报模型,利用稀疏建模方法一步求解所有模型项,并通过BDS-2/BDS-3星间相关性实现了模型系数解的增强;为进一步降低模型残差的影响,基于残差序列时空相关性,利用半变异函数重构了模型估计的权阵。为验证提出的钟差预报模型,设计了12套对比方案,实验结果表明:基于稀疏建模的钟差模型参数一步估计可略微提高钟差预报精度;通过引入星间相关性对随机模型进行精化,钟差序列一步建模可分别将BDS-2与BDS-3卫星钟差18h预报精度提升28.6%与27.2%;基于半变异函数建模的模型残差相关性提取,可实现BDS-2与BDS-3预报钟差精度8.0%与11.1%的提升。因此,提出的优化策略对当前北斗超快速卫星钟差预报产品精化具有重要意义。

BDS-3精密单点定位时间传递综合性能分析

我国北斗三号卫星导航系统(BDS-3)的建设已基本完成,因而,充分利用当前BDS-3进行精密单点定位(PPP)的时间传递亟需深入研究.本文从两方面来充分研究BDS-3 PPP时间传递:1)北斗二号卫星导航系统(BDS-2)、BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递;2)钟模型约束的BDS-3 PPP时间传递.试验结果表明:相比BDS-2 PPP,BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP结果平滑残差的均方根(RMS)值可减少约为34.5%和38.23%,960 s的稳定度分别提高35.81%和37.75%;相比传统的白噪声(WN)模型,基于钟模型的BDS-3和BDS-2+BDS-3 PPP时间传递所得平滑残差RMS值分别减少65.17%和74.42%;频率稳定度最大可提高80%.