顾及BDS-3星钟约束的GNSS超快速轨道钟差解算方法

BDS-3高稳定星载原子钟作为北斗星座的显著技术优势,在GNSS数据处理中尚未得到充分利用。针对严格时效性限制下GNSS超快速轨道钟差参数精度受限问题,本文提出顾及BDS-3星钟约束的GNSS超快速轨道钟差解算方法。首先,以GNSS轨道钟差参数间相关性为基础,构建顾及BDS-3星钟参数特性的GNSS定轨模型;然后,基于GNSS精密钟差产品,分析星钟约束对GNSS轨道钟差参数精度的影响规律;最后,为克服预报钟差精度与约束筛选对定轨影响,建立BDS-3星钟建模与GNSS超快速轨道钟差估计的同步处理方法。试验结果表明,在BDS-3星钟参数最优约束下,BDS-3与GPS轨道钟差精度可分别提升27.5%、5.1%和20.2%、5.2%;且较传统BDS-3星钟单历元处理策略,基于BDS-3星钟建模与GNSS超快速定轨同步处理方法,GNSS超快速轨道钟差精度可分别提升至4.8%与34.2%,轨道精度实现了毫米级改善。因此,顾及BDS-3星钟约束的GNSS超快速轨道钟差解算方法可有效对BDS-3高稳星钟信息模型化,并实现GNSS超快速轨道钟差精度的优化处理。

基于自发自收测距的GEO卫星精密定轨

对于基于伪距测量模式的GEO卫星定轨,需要星地时间同步和站间时间同步的支持,因此卫星钟差和接收机钟差的精度直接制约了GEO卫星的定轨精度。自发自收式测距的观测数据并不含有卫星钟差和接收机钟差信息,定轨解算中避免了钟差精度带来的影响,可以实现GEO卫星的精密定轨。此处采用GEO卫星的自发自收式测距数据进行精密定轨试验,分析和讨论了基于自发自收式测距的GEO卫星精密定轨策略,提出了卫星轨控后轨道快速恢复的定轨策略。试验结果表明:轨道的内符R方向精度为1.615 m,位置精度为11.642 m,定轨残差为0.279 m;轨道恢复1 h后的定轨位置精度优于60 m,恢复6 h后的定轨位置精度优于15 m,定轨残差在0.15 m左右。

GPS星载原子钟在轨性能评估精度分析

星载原子钟作为导航信号生成和系统测距的星上时间基准，为导航系统提供了精确稳定的频率源，其性能直接决定用户的导航定位精度。本文介绍了采用精密定轨与时间同步方法实现原子钟在轨性能评估方案，基于IGS钟差产品，分析了电离层、轨道残差等钟差测定系统噪声对在轨原子钟性能评估精度的影响，得出了有效的结论，可为我国北斗卫星高精度星载原子钟性能评估提供参考。

卫星电视授时系统及精度估计

我国已建成短波、长波授时台，进行毫秒级、微秒级的时间服务．随着现代科技和经济的发展，上述方法已不能满足国家及国际交流的需要．本文提出卫星电视授时系统，同步卫星定位精度小于１１０ｍ，卫星授时精度为亚微秒。两原子钟利用卫星进行时刻同步，其精度与两原子钟的距离有关，相距３千多公里的两钟同步精度小于３５ｎｓ。

利用不同时间同步体制钟差评估北斗三号星载原子钟性能

全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)星载原子钟性能的优劣直接影响GNSS观测信号质量、测距精度、钟差预报与卫星自主导航能力,从而间接影响整个导航系统的服务性能。结合北斗三号系统独特的星间链路(inter-satellite link,ISL)和星地时间双向比对(two-way time transfer,TWTT)体制以及常用的精密轨道与钟差确定(orbit determination and time synchronization,ODTS)体制所估计的精密钟差数据,分析评估了北斗三号在轨原子钟服务性能。结果表明,3种钟差确定体制评估的频率准确度和漂移率结果基本一致,所有卫星频率准确度在(-4~2)×10^(-11)范围以内,氢钟频率准确度优于铷钟,ISL钟差评估的频率漂移率精度略优于ODTS。在评估原子钟稳定度方面,3种钟差确定体制各有优势,短期稳定度方面,ODTS钟差评估优于ISL钟差,基于ODTS评估的3000 s稳定度可达3×10^(-14),且氢钟的短期稳定性优于铷钟;中长期稳定度方面,当平滑时间大于1×10^(4)s时,采用ISL体制的钟差评价中长期稳定度更接近于北斗三号星载原子钟的实际情况;对于7 d以上的长期稳定度评估,基于TWTT的广播钟差评估结果接近于ISL,可用于快速评估。

利用平滑广播星历的GNSS星载钟短稳评估方法

由于没有精密钟差数据,目前北斗和Galileo系统的一般用户很难获得精确的星载钟短期稳定度参数。在分析利用单个监测站观测数据实现星载钟短稳评估方法的基础上,提出了一种利用平滑广播星历的简单评估方法,给出了该方法的实现原理,并对其中的误差修正方法进行了讨论。利用GPS数据进行了有效性验证,与IGS的结果比较表明,该方法对800s平滑间隔内的短稳评估相对误差小于10%;与利用精密星历(PE法)和广播星历(BE法)两种方法的结果比较表明,本文方法与PE法获得的结果一致,优于BE法的评估性能。利用该方法对目前北斗所有11颗卫星(截至2012-08)的星载钟短稳进行了评估,其结果为6×10-12(τ=1s)、2×10-12(τ=10s)、5×10-13(τ=100s)、2×10-13(τ=1 000s)。