三频载波多普勒组合的北斗星载钟短稳评估方法

针对北斗系统目前尚无公开的精密钟差产品,一般用户无法获取精确的卫星钟短期稳定度参数的问题,提出一种适用于北斗系统的较容易实现的星载钟短稳评估方法。该方法基于单站接收机的观测数据,构建三频无电离层载波多普勒组合量,估算星载钟的相对频偏,并以此评估其稳定度特性。利用北斗观测数据对该方法进行有效性验证,并与通常的精密定轨与时间同步算法(ODTS法)以及平滑广播星历方法(SBE法)进行对比,最后,给出利用该方法对目前在轨的所有14颗北斗卫星(截止至2012-12)星载钟短稳的评估结果:6×10-12(τ=1 s),1×10-12(τ=10 s),4×10-13(τ=100 s)和2×10-13(τ=1 000 s)。该方法与这2种算法的结果一致,10 000 s平滑间隔内相对误差小于10%,三频组合相比单频评估精度大幅度提高,以较简单的方法实现了与复杂算法相当的精度。     

全数字差拍频率测量方法

针对目前卫星导航系统中原子频率标准的高精度频率测量需求,提出一种全数字差拍频率测量方法,对被测标准频率信号直接进行数字采样,以解决模拟差拍频率测量方法受温度影响大的问题。利用最大似然估计实现相位估计,采用相位差分完成频率测量,并引入小波阈值去噪处理进一步提高相位估计精度。研究结果表明:当测量间隔为1 s、估计点数为3 000时的频率测量精度为2.0×10-14/s,经过小波阈值去噪处理后频率测量精度达到10-15/s量级。     

基于路径估计的卫星双向传播时延差估算方法

利用卫星广播星历,采用坐标旋转修正Sagnac效应,获知信号传播路径;综合考虑Sagnac效应修正和双向伪距离时延差、电离层时延修正、对流层时延修正,对单向传播时延进行建模,提出一种迭代计算卫星双向时间频率传递(TWSTFT)中双向空间传播时延差的方法。利用北斗导航系统中相距3 376 km的两地面站经过位于东经140°的GEO卫星建立的C波段TWSTFT进行2 d实验。实验结果表明:相比于国际权度局推荐的计算方法,该方法能更好地反映实际双向链路的卫星双向传播时延差随卫星运动而改变的情况,并且卫星运动不但使得双向几何距离时延差(包含Sagnac效应修正)出现幅度为0.412 ns、均值偏差为77 ps的日波动,还造成了双向电离层时延差出现最大幅度为0.120 ns、均值偏差为31 ps的日波动,需从双向测量结果中扣除。