基于北斗星间链路闭环残差检测的星间钟差平差改正
发布时间：2020-12-16 11:54
利用"闭环检测"思想检测和修正系统测量累积误差,是工程科学中的常用和有效手段。本文指出了北斗三号系统全球星间链路中所存在的有利闭环条件,并提出一种利用其进行闭合残差检测与分析的方法。在此基础上,构建了闭合残差整网平差模型,实现了对北斗三号卫星星间相对钟差的误差修正。基于在轨实测数据的计算表明,北斗三号系统全球星间链路中确实存在着明显的常数性或周期性非零闭合残差。通过对星间链路闭环残差的平差修正,基本消除了卫星星间钟差不闭合的现象,减少星间钟差随机噪声30%～50%,有效提高了星间相对钟差测定的精度,有利于提升北斗系统服务能力。
【文章来源】：测绘学报. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
北斗星间链路全球闭环
北斗ISL测量一般经过两颗境外卫星的两次“跳转”后即可回到境内。实际上,北斗全球ISL闭环还具体包括两类不同的情况:一是从境内卫星A出发,并最终回到A,如图2(a)所示;二是从境内卫星A出发,但最终回到另外一个境内卫星D,如图2(b)所示。第1种情况类似于大地测量“闭合导线”条件,境内卫星A经星间Ka波段相对钟差测量和传递回来后所重新得到的钟差Δt′A,理论上应该严格等于卫星A通过L波段星地双向时间比对(two-way satellite-ground time comparison,TSTC)体制所测定得到的绝对钟差ΔtA,从而满足闭合检核条件。第2种情况则类似于大地测量“附合导线”条件,境内卫星A经星间Ka波段相对钟差测量和传递后得到另一境内卫星D的钟差Δt′D。理论上,Δt′D应该严格等于卫星D通过星地L波段TWSTFT体制所测定得到的绝对钟差ΔtD,从而满足附合检核条件。
ISL是BDS-3弥补海外监测站布设不足,实现境外卫星精密定轨与时间同步的重要技术手段,完善和提高ISL性能对于BDS-3而言具有重要意义。本文基于工程科学中的“闭环检测”思想,指出了北斗系统ISL全球链路中所存在的有利闭环约束条件。对北斗ISL全球链路闭合差进行了检测和分析,结果表明当前系统链路中确实存在着显著的常数性或周期性非零闭合残差,反映了系统中有色误差的存在。在此基础上,构建了针对ISL闭合残差的整网平差模型,实现了对北斗卫星星间相对钟差的修正。基于BDS-3的在轨实测数据计算表明:本文方法基本消除了BDS-3星间钟差不闭合的现象,经整网平差修正处理后的星间钟差随机噪声减少了30%～50%,有效提高了北斗ISL测量及星间相对钟差测定的精度,对提升北斗ISL性能与系统服务能力具有重要意义。图4 全球闭环链路星间钟差闭合残差
【参考文献】：
期刊论文
[1]SIS accuracy and service performance of the BDS-3 basic system[J]. JinPing Chen,XiaoGong Hu,ChengPan Tang,ShanShi Zhou,YuFei Yang,JunYang Pan,Hui Ren,YueXin Ma,QiuNing Tian,Bin Wu,Yang Yu. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2020(06)
[2]北斗三号卫星两种定轨模式精度比较分析[J]. 杨宇飞,杨元喜,胡小工,唐成盼,赵立谦,徐君毅. 测绘学报. 2019(07)
[3]北斗新一代卫星时分体制星间链路测量的系统误差标定[J]. 潘军洋,胡小工,唐成盼,周善石,李冉,朱陵凤,唐桂芬,胡光明,常志巧,吴杉,苏冉冉. 科学通报. 2017(23)
[4]BD卫星星间链路定轨结果及分析[J]. 宋小勇,毛悦,冯来平,贾小林,姬剑锋. 测绘学报. 2017(05)
[5]北斗新一代试验卫星星钟及轨道精度初步分析[J]. 陈金平,胡小工,唐成盼,周善石,郭睿,潘军洋,李冉,朱陵凤. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(11)
[6]零速修正在GNSS/INS紧组合导航中的应用研究[J]. 常乐,章红平,高周正,丁昱心,张全. 大地测量与地球动力学. 2016(10)
[7]Applications of two-way satellite time and frequency transfer in the BeiDou navigation satellite system[J]. ShanShi Zhou,XiaoGong Hu,Li Liu,Rui Guo,LingFeng Zhu,ZhiQiao Chang,ChengPan Tang,XiuQiang Gong,Ran Li,Yang Yu. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2016(10)
[8]星间链路观测数据归化方法研究[J]. 毛悦,宋小勇,贾小林,吴显兵. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(10)
[9]惯性测量系统零速修正的几种估计方法[J]. 高钟毓,王进,董景新,赵长德. 中国惯性技术学报. 1995(02)
本文编号：2920097
【文章来源】：测绘学报. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
北斗星间链路全球闭环
北斗ISL测量一般经过两颗境外卫星的两次“跳转”后即可回到境内。实际上,北斗全球ISL闭环还具体包括两类不同的情况:一是从境内卫星A出发,并最终回到A,如图2(a)所示;二是从境内卫星A出发,但最终回到另外一个境内卫星D,如图2(b)所示。第1种情况类似于大地测量“闭合导线”条件,境内卫星A经星间Ka波段相对钟差测量和传递回来后所重新得到的钟差Δt′A,理论上应该严格等于卫星A通过L波段星地双向时间比对(two-way satellite-ground time comparison,TSTC)体制所测定得到的绝对钟差ΔtA,从而满足闭合检核条件。第2种情况则类似于大地测量“附合导线”条件,境内卫星A经星间Ka波段相对钟差测量和传递后得到另一境内卫星D的钟差Δt′D。理论上,Δt′D应该严格等于卫星D通过星地L波段TWSTFT体制所测定得到的绝对钟差ΔtD,从而满足附合检核条件。
ISL是BDS-3弥补海外监测站布设不足,实现境外卫星精密定轨与时间同步的重要技术手段,完善和提高ISL性能对于BDS-3而言具有重要意义。本文基于工程科学中的“闭环检测”思想,指出了北斗系统ISL全球链路中所存在的有利闭环约束条件。对北斗ISL全球链路闭合差进行了检测和分析,结果表明当前系统链路中确实存在着显著的常数性或周期性非零闭合残差,反映了系统中有色误差的存在。在此基础上,构建了针对ISL闭合残差的整网平差模型,实现了对北斗卫星星间相对钟差的修正。基于BDS-3的在轨实测数据计算表明:本文方法基本消除了BDS-3星间钟差不闭合的现象,经整网平差修正处理后的星间钟差随机噪声减少了30%～50%,有效提高了北斗ISL测量及星间相对钟差测定的精度,对提升北斗ISL性能与系统服务能力具有重要意义。图4 全球闭环链路星间钟差闭合残差
【参考文献】：
期刊论文
[1]SIS accuracy and service performance of the BDS-3 basic system[J]. JinPing Chen,XiaoGong Hu,ChengPan Tang,ShanShi Zhou,YuFei Yang,JunYang Pan,Hui Ren,YueXin Ma,QiuNing Tian,Bin Wu,Yang Yu. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2020(06)
[2]北斗三号卫星两种定轨模式精度比较分析[J]. 杨宇飞,杨元喜,胡小工,唐成盼,赵立谦,徐君毅. 测绘学报. 2019(07)
[3]北斗新一代卫星时分体制星间链路测量的系统误差标定[J]. 潘军洋,胡小工,唐成盼,周善石,李冉,朱陵凤,唐桂芬,胡光明,常志巧,吴杉,苏冉冉. 科学通报. 2017(23)
[4]BD卫星星间链路定轨结果及分析[J]. 宋小勇,毛悦,冯来平,贾小林,姬剑锋. 测绘学报. 2017(05)
[5]北斗新一代试验卫星星钟及轨道精度初步分析[J]. 陈金平,胡小工,唐成盼,周善石,郭睿,潘军洋,李冉,朱陵凤. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(11)
[6]零速修正在GNSS/INS紧组合导航中的应用研究[J]. 常乐,章红平,高周正,丁昱心,张全. 大地测量与地球动力学. 2016(10)
[7]Applications of two-way satellite time and frequency transfer in the BeiDou navigation satellite system[J]. ShanShi Zhou,XiaoGong Hu,Li Liu,Rui Guo,LingFeng Zhu,ZhiQiao Chang,ChengPan Tang,XiuQiang Gong,Ran Li,Yang Yu. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2016(10)
[8]星间链路观测数据归化方法研究[J]. 毛悦,宋小勇,贾小林,吴显兵. 武汉大学学报(信息科学版). 2013(10)
[9]惯性测量系统零速修正的几种估计方法[J]. 高钟毓,王进,董景新,赵长德. 中国惯性技术学报. 1995(02)
本文编号：2920097
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