论文摘要
星载原子钟是卫星导航系统的核心部件,其性能直接决定着导航定位和授时的质量。同时,随着卫星导航定位的快速发展,对精度的要求越来越高,因此钟差预报在实际工作中显得尤为重要。基于此,本文通过对事后精密钟差产品和超快速钟差产品的处理和分析,深入研究了BDS、Galileo卫星导航系统的星载原子钟的主要性能指标和钟差预报模型,系统分析了不同卫星钟的性能水平,比较了采用不同精密钟差产品进行BDS星载原子钟性能分析的差异,对比分析了北斗二号卫星原子钟和北斗三号卫星原子钟性能差异,比较了常用预报模型和改进预报模型的实时预报效果,主要研究内容和研究成果如下:（1）分别采用近六年和近五年的精密钟差产品,对BDS和Galileo星载原子钟在轨性能进行了系统评估。结果表明:整体上,北斗卫星钟的万秒稳、日漂移率、残差序列、准确度、天稳定度分别维持在4×10-144×10-13、-3×10-133×10-13、-2×10-92×10-9、1×10-114×10-11、3×10-144×10-13之间;综合各项性能指标,表现最优的是MEO卫星钟,其次是IGSO卫星钟,最差的是GEO卫星钟。对于Galileo卫星钟,万秒稳、日漂移率、残差序列、准确度、天稳定度分别维持1×10-145×10-14、-5×10-145×10-14、-1×10-91×10-9、5×10-135×10-10、1×10-141×10-13之间;整体上,伽利略卫星钟各项性能指标均优于北斗卫星钟。（2）采用2014年至2017年采样间隔为300秒的wum和gbm两种精密钟差产品;分别从数据整天缺失率、准确度,漂移率,稳定性四个方面对BDS星载原子钟进行评估分析。结果表明:在漂移率和万秒稳指标上,采用wum和gbm两种不同的精密钟差产品对GEO卫星钟进行性能分析,所得的结果差异较大,而对IGSO和MEO卫星钟的性能分析结果差别较小。采用wum和gbm钟差产品算出的各卫星千秒稳和准确度差异都非常小,具有很好的一致性。（3）采用的武汉大学分析中心近三个月的BDS-3精密钟差产品,分别从相位、频率、残差、漂移率、稳定性、准确度六个方面对北斗二号和北斗三号卫星原子钟性能进行了对比分析;结果表明:北斗三号卫星原子钟调频调相次数明显减少,残差明显降低,无论是准确度、日漂移率还是稳定度都优于北斗二号卫星原子钟;相比北斗二号卫星原子钟,北斗三号卫星原子钟在准确度和千秒稳指标上提升最为明显,分别提升70%和72%,日漂移率、万秒稳和天稳提升都在50%左右。（4）分别采用常用的四种预报模型（二次多项式模型、灰色模型、谱分析模型、时间序列模型）对BDS/Galileo原子钟的实时预报性能进行评估和比较分析,系统研究比较了上述四种常用钟差预报模型的预报效果。采用北斗超快速钟差数据进行预报试验,对各模型的钟差预报精度和可靠性进行分析和比较,总结了它们的优点与不足。（5）为了进一步提高卫星钟差的实时预报精度,提出了一种将奇异谱分析、灰色模型和抗差估计相结合的卫星钟差实时预报方法。首先通过奇异谱分析方法对钟差进行频谱分析与信号拟合;基于拟合残差,采用抗差灰色模型进行建模和残差预报,综合上述两种模型得到的预报值可获得最终的实时钟差预报值。采用iGMAS超快速钟差产品进行了实验,结果表明:改进的组合模型能有效提高实时钟差的预报精度并能有效控制异常误差的影响,优于常用的四种预报模型。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 薛慧杰
导师: 徐天河
关键词: 星载原子钟,性能分析,钟差实时预报,稳定度,漂移率,准确度,抗差估计,奇异谱分析,组合模型
来源: 长安大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 自然地理学和测绘学
单位: 长安大学
分类号: P228.4
总页数: 87
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标签：星载原子钟论文; 性能分析论文; 钟差实时预报论文; 稳定度论文; 漂移率论文; 准确度论文; 抗差估计论文; 奇异谱分析论文; 组合模型论文;