北斗三号星座拟稳钟差测定及其预报

摘要

北斗三号卫星搭载了Ka波段星间链路载荷,可实现卫星之间的测距与通信.将星座内所有卫星的原子钟视为一个钟组,利用星间双向观测实时测量钟组内部时差,选取部分较为稳定的钟作为基准钟,可以建立星座拟稳原子时,得到各卫星的星座拟稳钟差,再通过少量链路向BDT溯源,即可最终得到卫星相对于BDT的钟差.以星座拟稳时间为观测量进行星载原子钟性能及钟差预报精度分析,可以避免卫星轨道误差对于钟差的影响,得到更加真实可靠的分析结果.试验结果表明:北斗三号星载原子钟,尤其是氢原子钟,具有良好的稳定性,MEO卫星氢原子钟天稳哈达马方差为3.5E-15,IGSO卫星氢原子钟为2.8E-15,铷原子钟为8.2E-15;星座拟稳钟差1h预报误差RMS约为0.1ns,可有效分离钟差预报误差和时间溯源误差,使北斗三号空间信号精度达到甚至优于15 cm.显然,星间链路的巨大潜力有待进一步挖掘.