卫星钟差预报模型研究

发布时间：2017-10-14 18:24

  本文关键词：卫星钟差预报模型研究

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【摘要】：在全球导航卫星系统（GNSS）中，精确的距离测量实质上是对时间的精确测定。高精度的时间测量不仅需要高精度的频率源，还必须有高准确度和高稳定度的参考时间系统。原子钟是目前时间测量中最精确地设备，其性能决定着导航卫星系统的定位精度。原子钟的特性分析，主要内容是分析其频率的准确度、稳定度以及漂移率。在此基础上建立高精度卫星钟差预报模型，为高精度导航定位服务。 本文的主要内容是研究卫星钟差预报模型。为此，，本文首先对所采集的数据进行了预处理，通过图示分析，检验了中位数粗差探测法的简便有效性，并提出了解决特殊频率偏差数据分布的粗差探测法。然后介绍了原子钟的时频特性指标，详细分析了频率的时域稳定性分析方法，即两种方差分析系统——阿伦方差系统和哈达玛方差系统。最后推导了三种常用的钟差预报模型的过程，并借助MATLAB制作了各自的算例。通过算例对比分析，总结了线性模型、二次多项式模型、灰色模型以及卡尔曼滤波模型的特点以及适用对象。得出的结论是：线性模型适用于变化平稳的钟差短期预报；二次多项式模型适用于呈二次曲线趋势的钟差中期预报；卡尔曼滤波模型的短期预报精度最高，但是需要较多的拟合数据；灰色模型适用于变化不稳定的钟差中长期预报。
【关键词】：原子钟 方差分析 粗差探测 钟差预报
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究背景8
• 1.2 导航卫星原子钟发展现状8-11
• 1.2.1 GPS 系统9
• 1.2.2 GLONASS 系统9-10
• 1.2.3 Galileo 系统10
• 1.2.4 北斗系统10-11
• 1.3 卫星钟差预报研究现状11
• 1.4 本文的研究内容与创新点11-13
• 第二章 原子钟数据预处理13-25
• 2.1 原始数据的获取与初步整理13-15
• 2.1.1 IGS 产品简介13-15
• 2.1.2 原始钟差数据整理15
• 2.2 相位数据与频率数据转换15-16
• 2.3 数据绘图分析16-21
• 2.4 原子钟数据异常值的探测与处理21-24
• 2.4.1 中位数探测法21-23
• 2.4.2 中值线粗差探测法23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 原子钟时频特性分析理论25-39
• 3.1 频率准确度25-26
• 3.2 频率偏差26
• 3.3 频率稳定度26-34
• 3.3.1 频域稳定度分析27-29
• 3.3.2 时域稳定度分析29-34
• 3.4 频率漂移率34-35
• 3.5 原子钟的数据模型35-38
• 3.5.1 确定性模型35-36
• 3.5.2 随机噪声模型36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 卫星钟差预报模型39-65
• 4.1 多项式模型39-48
• 4.1.1 二次多项式模型（PM）39-40
• 4.1.2 线性模型（LM）40-41
• 4.1.3 算例分析41-48
• 4.2 灰色模型 GM(1,1)48-55
• 4.2.1 GM(1,1)原理48-50
• 4.2.2 算例分析50-55
• 4.3 Kalman 滤波预报模型55-64
• 4.3.1 卡尔曼滤波原理56-59
• 4.3.2 卡尔曼滤波钟差预报模型59-60
• 4.3.3 算例分析60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 结论与展望65-67
• 参考文献67-69
• 致谢69

【参考文献】

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本文编号：1032524