北斗新一代导航卫星的组合钟差预报模型及精度评估

摘要

星载原子钟是导航卫星的核心设备,其性能及钟差预报精度直接决定了导航定位授时精度。本文利用星地星间双向时间同步数据,评估了新一代导航卫星星载原子钟的在轨实际性能及钟差预报精度。首先,研究了卫星钟性能评估方法,利用组合MAD粗差探测法对钟差数据进行预处理,采用最小二乘拟合多项式函数法评估频率准确度和频率漂移率,采用重叠哈达玛方差计算并讨论频率稳定度。其次,研究了卫星钟差预报模型,采用经典权方法对多项式模型和灰色模型进行综合,设计了一种加权组合钟差预报模型。最后,利用新一代导航卫星和北斗区域卫星的钟差实测数据进行分析,评估了原子钟性能及钟差预报精度,并研究性能指标与钟差预报精度的相关性。结果表明,与北斗区域系统相比,新一代导航卫星的频率准确度、频率稳定度都有不同程度提高;钟差预报精度约有一倍提升;星间链路大大增加了新一代MEO卫星的钟差测量弧段,提升了重新入境后的预报精度。