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1.
分布式导航星座自主时间同步性能评估 总被引：1，自引：0，他引：1
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。 相似文献
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设计提出了一种时间同步新体制,即在GEO卫星上放置高精度氢钟,并在GEO卫星间建立高精度星间链路以进行高精度时间维持,利用两种方案进行了仿真比较研究。仿真结果表明,本文提出的方案切实可行,可以显著提升时间同步精度,尤其是自主时间同步精度,并得出了时间同步精度与星间链路精度和星载钟的精度关系。仿真结果表明,星载钟精度对新体制时间同步精度的影响相对于星间链路精度的影响较小。 相似文献
3.
目前,BDS-3卫星上已全部搭载星间链路设备,可利用星间双向测量数据分离卫星相对钟差和相对几何距离解耦卫星轨道和钟差,再把星间距离作为观测量结合地面测量数据进行星地星间联合定轨。人卫激光测距(SLR)技术不受载波相位模糊度、钟差等因素的影响,数据处理过程相对于GNSS技术的数据处理更简单,可以作为一种独立于GNSS观测技术的测量手段。所有BDS卫星上已搭载激光角反射器,因此本文利用2020年1月北斗星间链路数据及少量SLR数据对11颗BDS-3卫星(MEO/IGSO/GEO)进行联合精密定轨试验。分析结果表明,基于SLR和星间链路的3类轨道类型的BDS-3卫星定轨精度相当,轨道精度径向为4.2 cm,三维精度为30.2 cm;卫星轨道预报12 h和24 h MEO卫星三维精度约40.0 cm,IGSO三维精度优于60.0 cm;GEO卫星三维精度约1.0 m。在精密定轨的同时解算地球自转参数(ERP),由于激光数据量少,极移精度约3.0 mas,日长变化精度为0.35 ms。利用少量SLR观测数据和星间链路测量数据联合可以实现导航卫星的高精度定轨,如果能够对BDS卫星加强激光观测,有助于提升轨道精度,为BDS自主可控空间基准参数解算提供参考。 相似文献
4.
星间观测实现了移动卫星的连续跟踪,是提升卫星钟时间比对精度的重要手段。研究了基于星地/星间联合观测时间比对技术;推导了星地/星间时间同步比对模型;给出了星间钟差到星地钟差的一致性归算方法。理论上加入星间观测移动卫星钟差预报精度能大幅提升,但异质观测设备导致钟差观测序列不连续,影响了卫星钟预报精度。研究了小幅钟差跳变的探测与补偿技术,提出了基于传统粗差探测与相邻历元组差相结合的钟差跳变探测方法,有效消除了异质观测设备带来的钟差不一致性,提升了卫星钟预报精度。最后利用实测与仿真数据验证了所提出的理论和方法的正确性和有效性。 相似文献
5.
星间单程伪距联合监测站数据确定北斗三号卫星轨道和钟差 总被引：1，自引：1，他引：0
提出利用原始单程星间伪距数据联合地面监测站载波相位和伪距数据同时确定北斗卫星轨道和钟差的方法。该方法引入时间窗概念,用多项式表示卫星钟差,从而能够直接对非同时观测的原始单程伪距数据进行平差处理。收集中国境内的6个iGMAS监测站和星间测距数据对北斗三号卫星进行轨道和钟差确定试验。结果表明,轨道重叠段互差在R、T和N方向的RMS分别为0.078、0.321和0.375 m,钟差重叠段互差的RMS和STD分别达到0.589和0.519 ns。相比于仅用国内监测站数据的结果,轨道和钟差的改进幅度分别超过80%和60%。星间链路单程伪距残差的平均RMS为0.083 m,星间链路信号发射和接收设备时延偏差估值的平均稳定度分别为0.53和0.72 ns。 相似文献
6.
北斗三号卫星之间及卫星与锚固站之间在Ka频段的伪距测量为其提供了一种不依赖于地面监测站的独立定轨和时间同步能力。本文针对星间链路分时测量的特点,采用分段一次多项式对卫星钟差进行建模,直接利用原始的星地和星间单程Ka伪距实现一体化定轨和时间同步并同时解算锚固站设备硬件时延。利用北斗三号8颗卫星和2个锚固站的实测Ka伪距数据进行验证,结果表明:在利用导航电文的预报钟速信息进行修正的情况下,星间Ka伪距残差RMS为0.052 m;R方向卫星轨道确定和预报精度(RMS)分别为0.016、0.033 m;卫星钟差估计和预报精度(95%)分别为0.038、0.992 ns;解算得到的锚固站收发设备时延之和的稳定性优于0.5 ns。试验还展示了该方法的适应能力:在没有预报钟速信息的极端情况下,虽然星间Ka伪距残差RMS增大了242%,但R方向轨道确定和预报精度仍分别达到0.021、0.041 m,钟差估计和预报精度分别达到0.040、1.092 ns。 相似文献
7.
利用“闭环检测”思想检测和修正系统测量累积误差,是工程科学中的常用和有效手段。本文指出了北斗三号系统全球星间链路中所存在的有利闭环条件,并提出一种利用其进行闭合残差检测与分析的方法。在此基础上,构建了闭合残差整网平差模型,实现了对北斗三号卫星星间相对钟差的误差修正。基于在轨实测数据的计算表明,北斗三号系统全球星间链路中确实存在着明显的常数性或周期性非零闭合残差。通过对星间链路闭环残差的平差修正,基本消除了卫星星间钟差不闭合的现象,减少星间钟差随机噪声30%~50%,有效提高了星间相对钟差测定的精度,有利于提升北斗系统服务能力。 相似文献
8.
利用北斗组网星座资源,将导航体制星间链路技术应用于星地时间同步是一种较好的远程高精度时间传递方法。星地时间同步通过双向单程测量能够抵消大部分信道误差,从而提高测量精度,但仍存在因部分上下行路径不一致所引起的残留误差,影响最终时间同步性能。本文主要介绍星地时间同步的基本原理,给出时间同步过程中主要误差修正方法,重点分析轨道先验信息对时间同步性能的影响,并利用不同精度的轨道对星地实测数据进行分析和验证。结果表明,采用北斗广播星历与精密星历解算的星地钟差拟合残差RMS值均优于0.1 ns,当轨道信息叠加一定程度的随机误差时,通过平滑处理的方法可以进一步提高时间同步精度。本文可为星地实现高精度时间同步提供一定的技术参考和积累。 相似文献
9.
导航卫星星地/星间链路联合定轨中设备时延的方法 总被引：1，自引：1，他引：0
导航卫星系统播发的卫星钟差改正数包含了卫星的导航信号设备群时延。从保持与用户算法一致性的角度考虑,指出利用星间测距数据求解的卫星钟差也应该包含导航信号设备群时延。由此发现星间链路设备时延以组合时延的形式出现在观测方程中：接收设备时延与导航信号群时延之和构成组合接收时延,发射设备时延与导航信号群时延之差构成组合发射时延。探讨了处理星间链路设备时延的方法,提出两种在定轨和钟差解算数据处理的同时估计设备时延参数的方法：一是估计每颗卫星的组合接收时延和组合发射时延;二是估计每条(有向)链路的时延偏差参数(组合接收时延与组合发射时延之和)。通过仿真实验,证明了所提方法正确性和有效性。结果表明,利用提出的方法可以显著地降低设备时延对轨道和钟差解算精度的影响,效果几乎接近设备时延被准确标定的理想情况。 相似文献
10.
针对导航卫星在区域完好性监测网可视弧段之外难以实现基于地面监测站的系统级完好性监测问题,提出一种基于星间链路辅助支持的导航卫星自主完好性监测方法。该方法通过利用星间组合观测值,分离星钟误差和星历误差,采用基于平稳时间序列的非稳态异常检测算法对导航卫星星载原子钟相位抖动及频率的异常漂移进行监测;采用基于轨道先验信息的非中心化开方分布异常检测算法对轨道异常机动进行监测,并利用星间链路组合观测量对卫星自主完好性监测及其对全球用户完好性性能的提升作用开展仿真分析与研究。仿真计算结果表明:该方法可以在地面监测网不可视弧度内有效减小空间段卫星部分的故障漏检概率以及系统完好性风险,缩短完好性告警时间,提高全球卫星导航系统的完好性服务水平。 相似文献
11.
Sousasantos J. Abdu M. A. de Paula E. R. Moraes A. O. Salles L. A. Affonso B. J. 《GPS Solutions》2022,26(3):1-9
Traditional intersatellite communications for shared timing information rely on microwave transceivers such as those in Milstar, AEHF, and Iridium constellations. With extensive space heritage and well-established engineering and performance specifications, these methods have typified the field of high-performance satellite synchronization for decades, recently introduced into active GNSS satellite constellations such as BeiDou. Optical crosslinks, currently investigated as an augmentation or alternative to traditional microwave-based methods, can provide enhanced precision to intersatellite ranging and time transfer, performing beyond one-way or uplink/downlink microwave-based communications. The challenges of time transfer through optical links and crosslinks can significantly impact the systems architecture, optical terminal complexity, and agreements on international standards. Orders-of-magnitude precision enhancement can enable novel timing and ranging technologies allowing for advanced navigation capabilities. Additionally, basic scientific studies with a fleet of synchronized satellites could inform fundamental physics studies on a truly global scale. We evaluate the benefits, drawbacks, and potential applications of satellite synchronization through microwave and optical crosslinks for shared timing and ephemeris data in support of enhanced constellation state estimation and reduced range error. The risks and value associated with these technologies are also discussed with an emphasis on challenges for aerospace.
相似文献12.
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The introduction of an intersatellite link, also called a crosslink, is considered a promising technique for improving the reliability and integrity of a global navigation satellite system. As one of the most rapidly developing satellite navigation systems, the BeiDou system launched from March 2015 to February 2016 an in-orbit validation constellation that includes two inclined geosynchronous orbit satellites and three medium earth orbit satellites equipped with an intersatellite link in the Ka band. We modeled the intersatellite measurements of BeiDou and evaluated the ranging performance of the intersatellite link based on the analysis of in-orbit measurement data. We used both residual analysis and external data comparison to assess the data. The results show that the ranging precision of the BeiDou intersatellite link is within 10 cm and is determined mainly by the thermal noise of the receiver. Moreover, the drift rate of the group delay of the transceiver channel is within 1 cm per day. 相似文献
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低低卫-卫跟踪模式中星载KBR系统和GPS接收机指标设计论证 总被引：1，自引：0，他引：1
推导了星载KBR系统的星间距离、星间距离变化率以及星载GPS接收机的卫星轨道位置误差分别影响累计大地水准面精度的误差模型,确定了星载KBR系统和星载GPS接收机的精度指标,建立了星间测速和轨道位置误差联合影响累计大地水准面的误差模型。结果表明,星载KBR系统的星间距离精度指标约为0.64×10-6m,星间距离变化率的精度指标约为0.8×10-6m/s,星载GPS接收机的卫星轨道位置精度指标约为2.1cm。在上述精度指标下,联合误差模型恢复120阶地球重力场对应的累计大地水准面精度约为26cm。 相似文献
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提出了一种基于GPS的多站实时时间传递算法,该算法将卫星钟差作为未知参数进行实时估计,利用测站间的共视卫星建立起各测站误差方程之间的联系,同时解算站间时间传递结果和卫星钟差。摆脱了对外部事后精密卫星钟差产品的依赖,不受卫星精密钟差产品精度和实时性的限制,只要站间有足够的共视卫星,即可实现时间传递。实验结果表明:该算法时间传递精度可以达到亚纳秒量级,能够应用于高精度实时时间传递。 相似文献
17.
Gravitational perturbation theory for intersatellite tracking 总被引：7，自引：0，他引：7
M. K. Cheng 《Journal of Geodesy》2002,76(3):169-185
An analytical gravitational perturbation theory for the intersatellite tracking range and range-rate measurement between
two satellites is developed. The satellite-to-satellite tracking (SST) range data measure the difference between the position
perturbations of two satellites along the direction of the intersatellite range. The SST range-rate data measure the difference
between the velocity perturbations along the direction of the intersatellite range, and the difference of the position perturbation
along the direction perpendicular to the intersatellite range (cross-range). The SST range and range rate depend on different
orbital excitations for mapping the gravity field. For the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), approximately
97% of the geopotential coefficient pairs produce perturbations with a root-mean-square larger than 1 m on the range and 0.1
m/sec on the range rate based on the EGM96 gravity field truncated at degree and order 140. Results in this study showed that
ocean tides produce significant perturbations in the range and range-rate measurements. An ocean tide field with a higher
degree and order (>70) is required to model the ocean tide perturbations on the intersatellite range and range-rate measurement.
Received: 17 May 2000 / Accepted: 3 September 2001 相似文献
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根据卫星双向共视法进行时间比对的基本原理,详细介绍了Sagnac效应产生的原因。并以圆轨道地球静止同步卫星为例,推导了卫星双向共视法时间比对中Sagnac效应在地心惯性系的基本计算模型。给出了当地面站在赤道上和不在赤道上这两种情况下,Sagnac效应的详细计算过程。 相似文献
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地基完好性监测是利用四个或四个以上的精确坐标的监测站对卫星进行监测,计算其星历及星钟误差。该方法需满足四重以上监测站覆盖条件,对于自主导航和区域布站的导航系统不能实现导航卫星的全弧段完好性监测。对于不满足上述覆盖条件的卫星,采用基于星间链路的监测方法,利用四个或四个以上的具有一定坐标误差的卫星对该卫星进行监测。通过星历数据和星间测距数据计算SISMA,从而进行导航卫星全弧段的完好性监测。 相似文献
20.
随着空间时间频率基准的精度越来越高,需要与之匹配的空间时频传递技术. 基于载波相位的星地双向时差测量方法可以实现更高的时间频率传递精度,但对于复杂的星地环境,由于航天器飞行动态高,时频传递链路的传输频率高,载波多普勒效应大,更容易出现粗差和周跳. 基于此,研究一种适合高动态环境下的星地双向时差测量系统载波相位周跳探测与修复方法,提出一种适用于三频组合模式的双向周跳探测与修复方法. 该方法联合双频码相 (MW)组合法可以实现不同类型周跳的探测与修复,对于上下行三条微波链路均可探测出周跳的存在并实现毫米级周跳修复精度. 进一步对基于载波相位测量的星地双向时差测量系统的星地时间同步性能进行分析,在经过周跳探测与修复,以及链路时延数据处理,其星地时间同步精度优于0.3×10–12 s. 相似文献