GM（1，1）灰色模型用于卫星钟差预报的精度分析

利用GM（1，1）灰色模型对不同类型的卫星钟差进行预报分析，实验结果表明：GM（1,1）灰色模型进行卫星钟差短期预报时精度很高。但是，在卫星钟差长期预报中该模型对于不同类型卫星不具有普遍性．     

基于不同轨道和星钟类型的BDS-3星载钟特性评估

星载原子钟性能的研究对于卫星钟差估计与预报、卫星导航系统的建设与维护等具有重要的意义。采用了德国地学研究中心(GFZ)2021-01-01—2021-12-31多星定轨联合解算的精密钟差产品，基于预处理后的钟差数据，对2021年北斗三号卫星导航系统(BDS-3)星载钟的相位、频率跳变情况进行了统计，探讨了中圆地球轨道(Medium Erth Obit, MEO)卫星铷钟与氢钟的相位、频率序列图特点。使用二次多项式模型分析了BDS-3不同轨道、不同星钟类型卫星钟的频率漂移率和模型噪声等指标的变化规律，基于哈达玛方差从不同时间尺度对BDS-3卫星钟的频率稳定度展开了分析。结果表明，BDS-3卫星钟相位和频率变化相对连续且稳定，其中仅地球静止轨道(Geostationary Orbit, GEO)卫星星钟存在调相行为，MEO卫星和GEO卫星都存在调频行为，且铷钟的调频次数明显多于氢钟。从频漂和模型噪声水平来看，MEO卫星优于其他轨道类型卫星，同铷钟相比，氢钟性能更优。BDS-3星载原子钟的稳定度保持在10^-15～10^-14量级，MEO卫星星载钟的稳...     

多项式模型在导航卫星钟差预报中的应用研究

为了解决导航卫星钟差预报精度随时间不断衰减问题,提出了基于多项式的卫星钟差预报模型优化方法。该方法通过优化预报采用的数据资料长度和多项式模型阶次,实现了高精度的卫星钟差短/中/长期预报。为验证该方法的可行性和有效性,利用实测的COMPASS导航卫星钟差数据进行钟差预报精度分析。结果表明,当多项式模型满足资料长度和模型阶次的最佳配置时,可有效解决导航卫星钟差预报精度随时间不断衰减的问题。     

基于SLR与L波段同步观测解算北斗卫星钟差

导航卫星钟差的大小通常在毫秒量级,若不进行精密修正,对卫星导航定位精度的影响很大。本文阐述了综合利用SLR观测值和北斗L波段单频伪距观测值对BDS卫星钟差进行解算的原理和计算方法。采用2014年8月及9月从长春SLR和GNSS并址站采集的激光测距观测值和北斗L波段单频伪距观测值计算了COMPASS-G1的卫星钟差,以GFZ分析中心提供的COMPASS-G1卫星钟差为参考进行对比,互差在6 ns之内,表明使用该方法计算COMPASS-G1卫星钟差是可行的。     

基于灰色模型和混沌时间序列的卫星钟差预测算法

为了提高非线性卫星钟差预测的精度,降低单一钟差预测模型对钟差预测的风险,提出了一种组合模型的卫星钟差预测算法.该算法首先采用db1小波对卫星钟差序列进行3层多分辨率分解和单支重构,得到一个趋势分量和三个细节分量,然后运用灰色预测模型对重构后的趋势分量和混沌一阶加权局域预测法对重构后的细节分量分别进行预测,最后将各分量预测结果相加后得到总的钟差预测值.以GPS卫星钟差数据做算例分析,在6小时的钟差预测中,算法绝对误差最大值比单一的灰色预测模型误差小1.3ns以上.将该组合预测模型用于非线性卫星钟差预测中,可以提高钟差预测的精度和可靠性.     

BDS在轨卫星钟性能评估与对比

从卫星钟基本特性、频率稳定度、钟差预报精度等方面对 BDS 三种类型卫星钟 (RAFS-1、RAFS-2、PHM)进行综合对比分析，结果表明：PHM 卫星钟性能指标显著优于 RAFS； RAFS-2 卫星钟性能指标显著优于 RAFS-1，频率稳定度指标和钟差预报精度提升了 1 倍左右，且 RAFS-2 卫星钟增加了相位连接功能，保证了在轨卫星钟在调整过程中不会影响时间频率服务。     

混合模型在短弧跟踪卫星钟差预报中的应用

当卫星在空间轨道飞行到地面监测站观测不到的弧段时,卫星钟与系统时间之间的同步只能由卫星钟自己维持,为了得到连续的卫星钟差结果,必须对卫星钟差进行预报。本文针对地面站频繁观测不到卫星导致的卫星钟差数据频繁中断这一特殊情况,提出多项式加AR混合模型,以GPS星载原子钟差时间序列为实例进行钟差预报分析,并与GPS常用的二阶多项式模型预报结果进行比较,结果表明:短弧跟踪条件下,多项式加AR混合模型对GPS星载原子钟进行8~20 h钟差预报时精度均优于1ns,明显高于二阶多项式模型预报精度,满足实际应用中短弧跟踪条件下的钟差预报精度要求。这一结论为短弧跟踪条件下的星载原子钟差预报做了理论上的铺垫。     

GLONASS与GPS在轨卫星钟的特性分析

随着GLONASS和GPS系统卫星钟的老龄化和现代化,卫星钟的特性指标会发生相应的变化并存在一定的差异性。鉴于此,本文提出了一种组合探测粗差的方法,然后采用二次多项式拟合卫星钟差模型,得到了GLONASS与GPS在轨卫星钟的相位、频率、频漂以及残差序列,最后采用改进总方差和哈达玛总方差分别计算了Cs钟和Rb钟的稳定度指标,进而分析了在轨卫星钟特性指标的变化规律。通过实例,发现组合探测粗差的方法能够更有效地发现粗差;揭示了GLONASS和GPS在轨卫星钟的相位、频率、频漂及残差指标的变化规律;发现GPS BLOCK IIF型卫星钟稳定度最高,其次是GPS BLOCK IIR-M&IIR型Rb钟和在轨时间较短的GLONASS卫星钟,然后是GPS BLOCK IIA型Cs钟和在轨时间较长的GLONASS卫星钟,稳定度最差的是GPS BLOCK IIA型Rb钟。同时,本文也发现卫星钟的稳定度和残差有一定的数值关系。     

北斗卫星导航模拟器卫星钟差参数生成方法研究

本文介绍了北斗卫星导航模拟器卫星钟差参数生成方法,提出了相应的计算方法。 计算结果表明,文中给出的具体计算方法是正确的,其拟合精度以特定时间间隔的卫星钟差的误差表示时,误差精度小于 1.1ns。     

基于小波变换的GPS接收机钟差序列预测

针对高精度GPS接收系统时钟稳定度对其性能影响,传统的方法是直接利用钟差数据的关联性建立钟差预报模型,即ARMA模型。利用小波分析对钟差进行消噪,得到更加平稳的时间序列,然后再对钟差进行建模,并对消噪钟差模型进行了误差分析。用真实数据进行仿真验证,表明对原始数据进行小波变换可以有效提高GPS接收机钟差预测的准确性。     

基于转发体制的卫星导航定位性能仿真与分析

基于转发体制卫星导航定位是一种创新的卫星导航方法,有必要分析和验证其定位性能。本文基于虚拟原子钟伪距测量定位原理,提出了定位误差仿真的总体思路,并建立了电离层延迟、对流层延迟、伪距观测量和定位解算等数学模型,最后利用4颗在轨通信卫星对中国典型地区进行了定位误差仿真试验分析。仿真结果表明,部分地区可见星达不到4颗,系统定位误差约10m左右,但某些时段存在定位误差突然增大的现象。     

数字卫星广播系统采样时钟同步方法

针对数字卫星广播系统中采样时钟偏差会严重影响接收性能的问题,提出了一种采样频率和相位同步方法。该方法利用迟早门进行采样误差估计,利用Farrow滤波器进行插值处理。通过采样频偏调整环路控制Farrow滤波器,实现采样频率和相位同步。实验结果表明,该方法能够在高强度噪声干扰和较大载波频偏环境下,快速准确的实现采样时钟同步。该方法还可以广泛应用于数字地面广播、数字移动广播等多个领域。     

FPGA时钟设计

在FPGA设计中,为了成功地操作,可靠的时钟是非常关键的。设计不良的时钟在极限的温度、电压下将导致错误的行为。在设计PLD/FPGA时通常采用如下四种类型时钟：全局时钟、门控时钟、多级逻辑时钟和波动式时钟。多时钟系统包括上述四种时钟类型的任意组合。     

Analysis of output slave clock stability in SDH systems in terms of percentile MRTIE(τ)

The ‘maximum (relative) time interval error’ (MRTIE(τ)) is one of the parameters most used by international standardization bodies to characterize the stability of the clocks in modern SDH synchronization networks. Besides the original definition of MRTIE(τ), ITU-T has introduced a new MRTIE(τ) definition of percentile character. This new definition allows linking of the MRTIE(τ) parameter to the stochastic noise processes affecting the clocks in synchronization networks. In this paper, after a brief discussion about the original and percentile definitions of MRTIE(τ), the study focuses on the output stability of a slave clock based on a phase-locked loop (PLL) system. A PLL with internal phase noise sources and fixed bandwidth value is considered. The output slave clock stability is studied when there is a step change in the phase of the PLL reference signal. The need to consider the MRTIE(τ) parameter not only as a simple measure of wander (slow phase fluctuations) but also as a measure of fast phase fluctuations (jitter) on the clocks is emphasized, in spite of the latest ITU-T recommendations and ETSI standards. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

北斗卫星授时接收机的设计与实现

针对北斗卫星导航系统的时钟高稳特性,研究了高精度、低成本授时接收机的设计和实现方法。介绍了授时接收机从北斗卫星提取授时时标的设计方案,对方案中各部分做了功能分析。对产生授时时标中的关键环节、本地时钟的选择、本地时钟钟差的处理、卫星位置偏差的处理和授时时标合成策略进行了阐述。给出了授时系统的测试方法,分析了性能指标,测试结果表明能够达到优于100ns(1σ)的授时精度。     

一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法

针对多模多频接收机面临同时处理大量数据的压力,提出了一种基于插值和卡尔曼滤波的接收机钟差预测方法。插值方法分别用拉格朗日和三次样条,三次样条端点的一阶导数采用“差分法代替求导法”来确定。首先由插值方法得出每隔1s的卫星坐标、速度、钟差、频漂和伪距测量值,然后基于单星授时方法计算出静止接收机钟差,接着用卡尔曼滤波算法对接收机钟差和频漂进行预测,最后将预测的接收机钟差与加拿大空间参考系统( CSRS )提供的精密接收机钟差数据进行比较。结果表明,拉格朗日插值由于存在龙格效应,其接收机钟差的抖动幅度比三次样条略大,它们与CSRS钟差数据相比,均方根误差在3 ns之内。     

Precise time synchronization of two Milstar communications satellites without ground intervention

Satellite navigation and communication systems often require precise synchronization among spacecraft clocks. In the traditional method for achieving synchronization, a ground station makes time-offset measurements to the various spacecraft clocks, and then updates the time and frequency of each satellite as needed. Though straightforward in its implementation, disadvantages to the traditional approach include the large workload placed on the ground station, the need for multiple ground stations to view satellites in different geosynchronous positions, and unaccounted-for delays in atmospheric propagation. In early 1996 Milstar became the first satellite system to employ crosslinks for precise satellite time synchronization. At that time, the crystal oscillator clock onboard FLT-1, the first Milstar satellite, had its time and frequency tied (i.e., slaved) to the rubidium (Rb) atomic clock carried onboard FLT-2, the second Milstar satellite. The FLT-2 Rb atomic clock was controlled by the ground, while the slaving of FLT-1 to FLT-2 was accomplished without ground intervention: all timing information required by the slaving algorithm was obtained through the FLT-1 to FLT-2 satellite crosslink. In this paper we will first show the timekeeping capabilities of the two satellite clocks when operating independently, which indicate that both clocks are performing well. Then, we will present ground station measurements of FLT-1 and FLT-2 timekeeping that demonstrate satellite synchronization to better than 150 nsec without ground intervention. As satellites are added to the Milstar constellation, crosslink slaving will minimize ground station timekeeping activities, thereby lowering system operating costs. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究

在城市峡谷等遮挡环境下,接收机无法连续进行定位解算;并且高程定位精度不能满足用户在立交桥或者盘山公路等环境下的定位需求。在接收机内使用原子钟,可以利用原子钟的高稳定性,对钟差进行高精度的预测。并通过与气压测高仪共同辅助北斗系统定位,可以有效提高接收机的定位精度和连续性;该文首先理论分析了原子钟和气压测高仪辅助定位算法;然后,提出一种气压测高仪初始化校正方法,并通过对钟差噪声类型的分析确定了钟差预测方法;最后,模拟遮挡环境,进行原子钟和气压测高仪辅助北斗卫星导航系统定位试验,并分析了定位结果。结果表明:仅跟踪两颗可见卫星,便可以进行定位解算,并且垂直方向上的定位误差从8.2 m (RMSE)下降到了5.2 m,定位结果的波动从4.6 m下降到了0.8 m。     

岸船卫星双向时间比对及其误差分析

详细介绍了岸船卫星双向时间比对原理,从原理得出,影响卫星双向时间比对精度的因素主要有2项:TA和TB的测量精度和双向比对链当中的不一致性。分析各误差源对岸船时间比对精度的影响,表明主要误差源为两站设备时延,它是由岸船通信系统时钟和时统时钟不同源引起的采样误差,误差最大达到0.104 ms;而测量误差和由于卫星和地面站运动引起的误差较小,一般不超过ns级。