北斗新一代卫星时分体制星间链路测量的系统误差标定
【图文】：
收发设备的时延导致的系统性测量误差.该系统误差严重影响了星间链路测量在星间时间同步和提升轨道精度等方面的应用.本文利用BDS星地L双向时频传递设备采集的星地钟差数据,以及星间链路测量数据,对星间链路设备收发时延差进行估计以实现在线的系统误差标定,发展了时延在线标定技术.并将该方法用实测数据检验,得到了较好的结果.将系统差修正后的星间链路相对钟差应用于卫星相对于BDT钟差的预报,结果表明星间链路数据对于MEO卫星境外弧段钟差测定精度提升尤为明显.1时分星间链路体制测量实现的时间同步通过星间链路(图1)可获得区域地面监测网无法监测到的境外卫星相对于BDT的钟差,其原理如下:假定有卫星A,B和地面站C,其中地面站C维持了BDS的系统时间BDT.A和C可建立星地双向链路,A和B可建立星间双向链路,通过星地双向链路AC,得到某时刻A与地面站C的星地钟差tCA,如果认为地面站钟差为0(即该站实现的是系统时间),则可得到卫星A的钟差tA,以及通过星间双向链路AB得到同一时刻卫星A与卫星B的星间相对钟差tAB,则卫图1星间链路测量示意图Figure1Inter-satellitelinkandtwo-waysatellitetimeandfrequencytransfer星B的钟差tB为BABBttt.(1)BDS采用星地双向时频传递技术(two-waysatel-litetimeandfrequencytransfer,TWSTFT)实时测量卫星钟相对于主控站建立保持的BDT的偏差[7,8].假定L波段上行伪距和下行伪距在同一钟面时分别到达卫星和地面测站,将上行、下行伪距作钟面时归算,比对归算后的伪距即可得到卫星相对于BDT的钟差.
2673论文星地双向钟差测量可以减小单向伪距测量中的电离层延迟,且不受对流层延迟的建模误差、卫星轨道误差和测站坐标的影响.文献[8]表明,星地双向时频传递获得的区域系统卫星钟差短期拟合残差优于0.3ns.而试验卫星配置了性能更好的铷钟和被动型氢钟,其短期拟合残差达到了0.1ns[9].在定轨使用星地双向钟差作为钟差固定值,可使BDS区域系统GEO卫星的UERE减小27.6%[10].2016年4月7日试验卫星的星地双向钟差扣除趋势项后残差如图2所示.北斗新一代试验卫星通过星上搭载的ISL测距设备实时完成卫星间双向伪距测量.时分体制下两颗建链卫星依次发射测量信号,完成一次星间相互测量,之后再轮循与其他卫星进行星间相互测量[11],由于信号在卫星间传播存在时延,需根据卫星预报星历和钟差信息,将不同时刻观测量归算至相同时刻[6]:BAABABBAABBABAAB0000000000()()()()(),()()()()(),TTTtTtTTTTtTtTrrrr(2)式中,BA(T0)和AB(T0)为B星到A星、A星到B星的伪距,rA(T0)和rB(T0)为T0时刻A,B卫星位置,tA(T0)和tB(T0)为T0时刻A、B卫星钟差,BA和AB分别为两次伪距测量中待修正误差项.式(2)仅包含T0时刻的轨道和钟差信息,则定轨和时间同步观测量为ABBABAABABBA=(000000()()()()()())2()2,TTTTTTrrrr(3)ABBABAABABBA000000()()(()())(()())2()2,tTtTtTtTTT(4)其中,待修正的误差项主要来自与卫星有关的误差、图2(网络版彩色)星地双向钟差拟合残差Figure2(Coloronline)FittingresidualsofclockoffsetsfromTWSTFT由信号传播引入的误差、其他误差[11].在基于星间测距星间自主定轨中,存在导航
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