GNSS星载原子钟时频特性分析及钟差预报算法研究
发布时间：2020-12-25 20:03
在卫星导航定位中,精确的时间基准是高精度定位的关键。星载原子钟作为高精度、高可靠性导航系统的核心设备,其性能直接决定着导航系统的服务性能,为用户的导航定位提供了重要保障。近年来,BDS和Galileo卫星导航系统发展迅猛,正朝着全球组网的目标不断推进;GPS和GLONASS星载原子钟,随着长时间的在轨运行及外部因素的干扰等而逐渐老化;同时还存在新一代GPS BLOCK IIF、GLONASS-M和GLONASS-K1原子钟的更替。为了细致了解当前各大系统当前的定位、授时等服务性能,对星载原子钟的时频特性进行深入分析就显得极为重要。本文主要对GNSS卫星钟性能从时域和频域两个方面进行了系统研究。主要研究内容和成果如下:（1）针对GNSS四大导航系统星载原子钟在轨性能,采用最近一年的钟差产品,对各大系统的数据质量进行了分析,并通过Hadamrd方差对原子钟进行时域稳定度分析,分析结果表明:GPS卫星钟近年来存在频繁的换钟现象,BLOCK IIF Rb钟替换了性能相对较差的IIA Rb钟和IIA Cs钟,极大的提高了GPS导航系统的服务性能。四大系统的钟差产品质量方面,均存在一定程度的数据缺...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BLOCKIIRRb钟频谱分析图
第七章 GNSS 在轨卫星钟差预报及精度分析12h、6h、24h、4h，各类原子钟主周期结果较为统一。GLONASS 卫星钟振幅峰值明显，大致存在三个主周期。BDS 不同类型的卫星钟的主周期，呈现一定的差异时 GEO 和 IGSO 的卫星钟主周期的振幅，明显要大于 MEO。这是因为 MEO 卫星比于其他两类卫星钟具备相对较好的稳定性，精密定轨解算中未被考虑的误差项因此引起的周期项改正相对而言不太明显。Galileo卫星钟呈现出一个十分明显的其峰值高出其他峰值近一个数量级。将 GNSS 四大系统的频谱分析结果和表 7.4 的卫星轨道参数对比可以发现，各类原子钟的第一主周期或第二主周期近似等于其轨周期。鉴于卫星钟差中存在的明显的周期特性，应当将这些周期项引入钟差预报适当的提升钟差预报的精度。
因此引起的周期项改正相对而言不太明显。Galileo卫星钟呈现出一个十分明显的其峰值高出其他峰值近一个数量级。将 GNSS 四大系统的频谱分析结果和表 7.4 的卫星轨道参数对比可以发现，各类原子钟的第一主周期或第二主周期近似等于其轨周期。鉴于卫星钟差中存在的明显的周期特性，应当将这些周期项引入钟差预报适当的提升钟差预报的精度。图 7.4 BLOCK IIR Rb 钟频谱分析图 图 7.5 BLOCK IIR M Rb 钟频谱分析图IIR Rb 钟 IIR M Rb 钟
【参考文献】：
期刊论文
[1]GNSS星载原子钟性能评估[J]. 刘帅,贾小林,孙大伟. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(02)
[2]多星定轨条件下北斗卫星钟差的周期性变化[J]. 周佩元,杜兰,路余,方善传,张中凯,杨力. 测绘学报. 2015(12)
[3]利用中位数的GPS卫星钟跳探测方法[J]. 吴静. 测绘科学. 2015(06)
[4]基于一次差的灰色模型在卫星钟差预报中的应用[J]. 梁月吉,任超,杨秀发,庞光锋,蓝岚. 天文学报. 2015(03)
[5]BDS与GPS/GLONASS星载原子钟性能的比较分析[J]. 张清华,王源,孙阳阳,陈正生. 海洋测绘. 2015(02)
[6]三种导航卫星钟差加密算法比较[J]. 刘立加,陈亮. 测绘技术装备. 2014(04)
[7]北斗卫星钟稳定性分析及噪声识别[J]. 罗璠,李建文,黄海,王世忠,周颖. 测绘科学技术学报. 2014(01)
[8]基于ARMA模型的导航卫星钟差长期预报[J]. 席超,蔡成林,李思敏,李孝辉,李志斌,邓克群. 天文学报. 2014(01)
[9]卫星钟差预报的小波神经网络算法研究[J]. 王宇谱,吕志平,陈正生,崔阳. 测绘学报. 2013(03)
[10]基于IGU预报轨道实时估计精密卫星钟差[J]. 李黎,匡翠林,朱建军,陈永奇. 大地测量与地球动力学. 2011(02)
博士论文
[1]GNSS星载原子钟质量评价及精密钟差算法研究[D]. 黄观文.长安大学 2012
[2]导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D]. 郭海荣.解放军信息工程大学 2006
硕士论文
[1]GPS/BDS原子钟性能分析及钟差预报模型研究[D]. 田婕.长安大学 2015
[2]GNSS在轨卫星钟特性分析及钟差预报研究[D]. 付文举.长安大学 2014
[3]卫星钟预报关键技术[D]. 俞志群.西安电子科技大学 2012
[4]原子钟数据预处理与钟性能分析方法研究[D]. 冯遂亮.解放军信息工程大学 2009
[5]时频信号相位噪声分析与辨识研究[D]. 杨文可.国防科学技术大学 2008
本文编号：2938303
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
BLOCKIIRRb钟频谱分析图
第七章 GNSS 在轨卫星钟差预报及精度分析12h、6h、24h、4h，各类原子钟主周期结果较为统一。GLONASS 卫星钟振幅峰值明显，大致存在三个主周期。BDS 不同类型的卫星钟的主周期，呈现一定的差异时 GEO 和 IGSO 的卫星钟主周期的振幅，明显要大于 MEO。这是因为 MEO 卫星比于其他两类卫星钟具备相对较好的稳定性，精密定轨解算中未被考虑的误差项因此引起的周期项改正相对而言不太明显。Galileo卫星钟呈现出一个十分明显的其峰值高出其他峰值近一个数量级。将 GNSS 四大系统的频谱分析结果和表 7.4 的卫星轨道参数对比可以发现，各类原子钟的第一主周期或第二主周期近似等于其轨周期。鉴于卫星钟差中存在的明显的周期特性，应当将这些周期项引入钟差预报适当的提升钟差预报的精度。
因此引起的周期项改正相对而言不太明显。Galileo卫星钟呈现出一个十分明显的其峰值高出其他峰值近一个数量级。将 GNSS 四大系统的频谱分析结果和表 7.4 的卫星轨道参数对比可以发现，各类原子钟的第一主周期或第二主周期近似等于其轨周期。鉴于卫星钟差中存在的明显的周期特性，应当将这些周期项引入钟差预报适当的提升钟差预报的精度。图 7.4 BLOCK IIR Rb 钟频谱分析图 图 7.5 BLOCK IIR M Rb 钟频谱分析图IIR Rb 钟 IIR M Rb 钟
【参考文献】：
期刊论文
[1]GNSS星载原子钟性能评估[J]. 刘帅,贾小林,孙大伟. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(02)
[2]多星定轨条件下北斗卫星钟差的周期性变化[J]. 周佩元,杜兰,路余,方善传,张中凯,杨力. 测绘学报. 2015(12)
[3]利用中位数的GPS卫星钟跳探测方法[J]. 吴静. 测绘科学. 2015(06)
[4]基于一次差的灰色模型在卫星钟差预报中的应用[J]. 梁月吉,任超,杨秀发,庞光锋,蓝岚. 天文学报. 2015(03)
[5]BDS与GPS/GLONASS星载原子钟性能的比较分析[J]. 张清华,王源,孙阳阳,陈正生. 海洋测绘. 2015(02)
[6]三种导航卫星钟差加密算法比较[J]. 刘立加,陈亮. 测绘技术装备. 2014(04)
[7]北斗卫星钟稳定性分析及噪声识别[J]. 罗璠,李建文,黄海,王世忠,周颖. 测绘科学技术学报. 2014(01)
[8]基于ARMA模型的导航卫星钟差长期预报[J]. 席超,蔡成林,李思敏,李孝辉,李志斌,邓克群. 天文学报. 2014(01)
[9]卫星钟差预报的小波神经网络算法研究[J]. 王宇谱,吕志平,陈正生,崔阳. 测绘学报. 2013(03)
[10]基于IGU预报轨道实时估计精密卫星钟差[J]. 李黎,匡翠林,朱建军,陈永奇. 大地测量与地球动力学. 2011(02)
博士论文
[1]GNSS星载原子钟质量评价及精密钟差算法研究[D]. 黄观文.长安大学 2012
[2]导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D]. 郭海荣.解放军信息工程大学 2006
硕士论文
[1]GPS/BDS原子钟性能分析及钟差预报模型研究[D]. 田婕.长安大学 2015
[2]GNSS在轨卫星钟特性分析及钟差预报研究[D]. 付文举.长安大学 2014
[3]卫星钟预报关键技术[D]. 俞志群.西安电子科技大学 2012
[4]原子钟数据预处理与钟性能分析方法研究[D]. 冯遂亮.解放军信息工程大学 2009
[5]时频信号相位噪声分析与辨识研究[D]. 杨文可.国防科学技术大学 2008
本文编号：2938303
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