北斗系统测站钟差短期预报模型比较及其在单星定轨中的应用

发布时间：2021-02-03 01:37

　　北斗卫星导航系统（BDS）地面跟踪站都配置有高精度的氢原子钟,并基于精密定轨数据处理与主站的时间基准进行同步.在卫星轨道机动以及机动恢复期间,通常采用几何法定轨以及单星定轨确定卫星的轨道.而在这两种定轨模式中,需要提供精确的测站钟差作为输入.为提高定轨的实时性,需要对测站钟差进行预报处理.分析了2次多项式模型、附加周期项模型、灰色模型3种模型对北斗地面跟踪站钟差短期拟合和预报的性能,并将钟差预报结果应用于单星定轨,同时还分析了不同预报钟差用于定轨的精度.试验发现,以上3种模型对6个测站钟差的平均拟合精度分别为0.14 ns、0.05 ns、0.27 ns,预报1 h的平均精度分别为1.17 ns、0.88 ns、1.28 ns,预报2 h的平均精度分别为2.72 ns、2.09 ns、2.53 ns.采用3种模型对测站钟差进行预报并用于单星定轨,采用附加周期项的钟差预报模型轨道3维误差最小,不同模型轨道径向精度差异在3 cm以内.以上结果表明,附加周期项的站钟拟合及预报模型在北斗系统机动期间的轨道恢复数据处理具有最好的效果. 

【文章来源】：天文学报. 2020,61(02)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

2 h测站钟差预报RMS统计

图1为常规单星定轨观测数据以及测站钟差输入时序的示意图.从图中看到,起始时刻t0是定轨使用数据起始历元时刻,终止时刻t1是多星定轨解算的测站钟差数据最后历元时刻,t是启动单星定轨的当前时刻.常规单星定轨使用的有效数据取决于多星定轨解算的测站钟差终止时刻t1.利用多星定轨估计得到的测站钟差进行单星定轨时,即使当前时刻t存在观测数据,单星定轨最后历元也只能是终止时刻t1.在此情况下,t1到t时刻该卫星的广播星历需要进行预报,按照目前北斗系统数据处理的规范,该时段最长可达2 h,轨道径向预报误差将超过数米,系统服务性能将受到影响.图1中,从单星定轨使用数据终止时刻t1至当前数据时刻t,可采用钟差预报模型对多星定轨获取的测站钟差进行预报,实现当前时刻单星定轨处理,从而提高卫星轨道的实时性和性能.

图2是各测站每次拟合的精度时序图,从图中可以看出,采用附加周期项模型的拟合精度较高且较稳定,对6个测站的拟合精度在0.15 ns以内.灰色模型和多项式模型在不同的拟合时段体现出明显波动性,2次多项式模型对6个测站的拟合精度都在1 ns以内,灰色模型的拟合精度总体较差.图3 1 h测站钟差预报RMS统计

【参考文献】：
期刊论文
[1]灰色系统模型在卫星钟差预报中的应用[J]. 崔先强,焦文海.  武汉大学学报(信息科学版). 2005(05)



本文编号：3015690