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星载原子钟性能的研究对于卫星钟差估计与预报、卫星导航系统的建设与维护等具有重要的意义。采用了德国地学研究中心(GFZ)2021-01-01—2021-12-31多星定轨联合解算的精密钟差产品,基于预处理后的钟差数据,对2021年北斗三号卫星导航系统(BDS-3)星载钟的相位、频率跳变情况进行了统计,探讨了中圆地球轨道(Medium Erth Obit, MEO)卫星铷钟与氢钟的相位、频率序列图特点。使用二次多项式模型分析了BDS-3不同轨道、不同星钟类型卫星钟的频率漂移率和模型噪声等指标的变化规律,基于哈达玛方差从不同时间尺度对BDS-3卫星钟的频率稳定度展开了分析。结果表明,BDS-3卫星钟相位和频率变化相对连续且稳定,其中仅地球静止轨道(Geostationary Orbit, GEO)卫星星钟存在调相行为,MEO卫星和GEO卫星都存在调频行为,且铷钟的调频次数明显多于氢钟。从频漂和模型噪声水平来看,MEO卫星优于其他轨道类型卫星,同铷钟相比,氢钟性能更优。BDS-3星载原子钟的稳定度保持在10-15~10-14量级,MEO卫星星载钟的稳... 相似文献
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星载原子钟作为导航卫星的时间基准,其性能直接影响GNSS的导航、定位和授时服务。采用德国地学中心(GFZ)提供的多系统精密钟差产品,对GNSS卫星钟时域性能和中长期(τ=10 000 s)稳定性进行分析,并提出了基于重叠采样的自相关法对卫星钟噪声进行识别。结果表明,稳定性方面,BDS氢钟、Galileo氢钟和GPS III-A铷钟性能相当且优于其他类型的卫星钟,GLONASS卫星钟存在略微老化的现象,而BDS与Galileo在轨卫星钟进入稳定运行期。噪声特性方面,BDS与Galileo卫星钟主要受3种调频噪声的影响,GPS铷钟主要受调频白噪声、调相闪烁噪声和调相白噪声的影响,GPS IIF铯钟和GLONASS铯钟主要受调频白噪声的影响,提出的基于重叠采样的自相关法能准确识别受相对频率漂移影响较小的GPS和GLONASS卫星钟噪声。 相似文献
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当卫星在空间轨道飞行到地面监测站观测不到的弧段时,卫星钟与系统时间之间的同步只能由卫星钟自己维持,为了得到连续的卫星钟差结果,必须对卫星钟差进行预报。本文针对地面站频繁观测不到卫星导致的卫星钟差数据频繁中断这一特殊情况,提出多项式加AR混合模型,以GPS星载原子钟差时间序列为实例进行钟差预报分析,并与GPS常用的二阶多项式模型预报结果进行比较,结果表明:短弧跟踪条件下,多项式加AR混合模型对GPS星载原子钟进行8~20 h钟差预报时精度均优于1ns,明显高于二阶多项式模型预报精度,满足实际应用中短弧跟踪条件下的钟差预报精度要求。这一结论为短弧跟踪条件下的星载原子钟差预报做了理论上的铺垫。 相似文献
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利用全球定位系统(GPS)接收到的秒脉冲(1PPS),对常见的二级频率源温补晶振(TCXO)和相干布局囚禁(CPT)原子钟驯服开展研究。设计了硬件锁相环的驯服方案,利用时间数字转换器(TDC)测量本地分频1PPS与GPS接收机收到的1PPS时间差,实现本地信号相对GPS时间信号的锁定。锁定之后,TCXO实现了万秒稳定度为8.5×10-12,驯服后3.5×104 s的平均频率准确度提升至5倍以上。此外,深入研究了CPT原子钟的噪声模型,在Matlab上对其进行仿真,建立起频率白噪声和频率随机游走噪声在阿伦方差曲线上的对应关系,对比了平均滤波和平均滤波+卡尔曼滤波2种滤波测频方案对CPT原子钟的驯服效果,频率稳定度在5×104 s时有一个数量级的提升。 相似文献
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为验证GNSS兼容频点定位性能,给出了顾及系统间偏差的PPP模型,推导了各GNSS兼容频点卫星UCD改正模型。基于全球范围内的MGEX测站,从5个方面开展了7种定位模式下,动态PPP性能分析。结果表明:(1) BDS-3兼容频点在3个单系统测试中最优,定位率、PDOP及可用卫星数分别为97.61%、1.94和9,Galileo次之,GPS最差;(2) BDS-3与其他系统的联合模式要优于其它系统间的联合,并且在GNSS联合定位中,BDS-3贡献最大;(3) BDS-3/Galileo联合模式收敛时间最快和收敛精度最高,E、N、U各方向收敛时间分别为22.70、7.99、11.17 min,收敛精度分别为1.6、1.2、4.9 cm;(4) BDS-3与其他系统联合均可显著加快收敛时间和提高收敛精度。可明显看出,BDS-3在GNSS兼容互操作发展方向扮演着重要的角色。 相似文献
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通过调制转移光谱稳频的方式,将外腔半导体激光器频率锁定于87Rb原子D2线超精细跃迁52S1/2,F=2→52P3/2,F=3,使激光器线宽由自由运转的382.18 k Hz压窄至稳频后的37.94 k Hz。稳频后的窄线宽激光用于积分球冷原子钟的探测光,可以将激光频率噪声对原子钟短期稳定度的影响降低至5.6×10-14τ-1/2。 相似文献
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《无线电工程》2018,(4):288-292
为满足VLBI等高精度空间测量技术对时间频率稳定度和准确度提出的更高要求,深空测控系统都配置了高性能的氢原子钟。但由于部件老化、环境变化等影响,氢原子钟输出频率会发生漂移变化,需要对此频移进行校准;同时备份原子钟需要追踪并保持与主钟的输出相位一致,必须进行相位的无损切换才能保障时频信号的连续性。分析了氢原子钟的工作原理和调频移相技术,设计了一种氢钟追踪外部授时系统进行频率漂移校准、主备钟相位无损切换的工程实施方法。应用结果表明,72 h测试时间内,与GPS相比,氢钟的稳定度由原来1.1×10-13提高到3.2×10-14,主备氢钟相位差由原来1.03o减小至0.08o,满足了VLBI长时间高精度测量的精度需求。 相似文献
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2010年12月18日,我国第7颗北斗(Compass)卫星入轨运行,这将使2012年前建成一个区域性覆盖的北斗系统变成现实。如何增强北斗导航性能也就成为一个研究大热点。基于对GPS/GLONASS现代化的分析,笔者提出增强北斗导航性能的下述建议:扩大北斗卫星定轨观测网,提高广播星历精度;优化北斗卫星导航电文内容,便于用户接收使用;播发北斗与GPS/GLONASS/Galileo的时差信息,扩大北斗的应用市场;研发北斗卫星自主导航技术,提高北斗系统的抗毁能力;研制MEMS化北斗卫星,建设强抗毁和强抗干扰的全新北斗星座。 相似文献
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为探寻水下空间导航定位授时服务的新途径,进一步提升水下空间授时精度,提出一种水下空间中的光学双向时间比对方法,阐述其基本原理和系统组成,利用激光二极管、光束准直器和反射镜等搭建基于玻璃水池的实验系统。最终,实验系统的时间比对结果峰峰值为1.6 ns,系统附加时间传递抖动结果为1.05×10-11 s/s, 6.30×10-11 s/103 s。实验结果验证了水下空间中光学双向时间比对方案的可行性,同时纳秒量级的时间比对结果表明具有深入研究的价值。针对实验过程中存在的问题,进行了深入分析和总结,为后续工作和研究提供了理论依据。 相似文献
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2011年,美国、俄罗斯、中国、欧洲都发射了各自的导航卫星.其中以俄罗斯较为突出,终于再次建成由24颗以上卫星组成的GLONASS全球卫星导航星座,其中包括2颗新一代GLONASS.K导航卫星。其次是中国,发射了3颗运行在倾斜地球同步轨道的“北斗”导航卫星,为2012年建成”北斗”区域卫星导航系统奠定了坚实的基础。美国GPS导航卫星继续更新换代。欧洲Galileo全球卫星导航系统的首批2颗“伽利略一在轨验证”(Galileo-IOV)卫星顺利升空。 相似文献
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为分析北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System, BDS)B1C/B2a新信号的服务水平,基于混合差分的方法,结合全球均匀分布的观测站数据解算得到BDS精密钟差,进一步估计宽窄巷未校准相位延迟(Uncalibrated Phase Delay, UPD)。使用二次差法对所估计的BDS-3钟差精度进行评估分析,验证估计产品的准确性;通过UPD产品长期序列来研究其稳定性;将估计的钟差和UPD等产品应用于精密单点定位浮点解和固定解(Precise Point Positioning-Ambiguity Resolution, PPP-AR)进行验证。根据数据处理结果可知,地球静止轨道(Geosynchronous Earth Orbit, GEO)、倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Satellite Orbit, IGSO)和中地球轨道(Medium Earth Orbit, MEO)3种轨道类型的估计卫星钟差平均精度分别为0.209、0.095、0.087 ns; BDS-3宽巷UPD长期序列标准差(Stand... 相似文献
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星载激光测高仪通过接收经地表反射的微弱激光脉冲回波,计算卫星与地表的距离;结合卫星位置和姿态数据,生成激光脚点精确地理位置和高程结果。对于高程精度10 cm量级的对地观测激光测高仪,必须对影响严重的姿态角系统误差进行标定和校正。文中推导得出星载激光测高仪姿态角误差与已知地表先验信息相关联的数学模型,设计了利用大洋表面作为地表标定场,通过卫星姿态机动方式,最小二乘估计算法校正卫星在轨系统误差的具体方法。仿真结果表明,所设计的方法能够准确估计存在的姿态系统误差,即使大规模观测值丢失,估计偏差也小于5%。这种在轨运行系统误差的标定方法对于对地观测星载激光测高仪的姿态误差检校具有参考意义。 相似文献
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用多项式拟合、频谱分析、改进的AR模型3种方法对由TWSTFT(卫星双向时间频率传递)得出的钟差时间序列进行了拟合和预报分析。为了抵制钟差时间序列中异常值的影响,引入了“抗差等价权”。利用TWSTFT得到的一天的钟差,按不同采样率、不同时间跨度进行计算分析,结果表明:抗差估计的预报精度明显高于最小二乘估计;平滑值的预报精度高于采样值;由于钟差时闻序列中有明显的周期变化,多项式进行钟差预报的精度不可靠;用谱分析进行钟差预报的精度不高,但可以发现钟差时间序列中的主要周期变化;改进的AR模型预报精度最高,预报RMS在1ns左右。 相似文献