一种GNSS星地原子钟实时动态模型的建立方法技术

本发明专利技术属于卫星导航技术领域，针对温度、空气湿度、器件老化以及地面调控等因素引起的GNSS原子钟状态不稳定的问题，提出了一种基于动态方差的北斗星地原子钟实时动态模型建立方法，考虑了原子钟相位跳变、频率跳变对星地原子钟状态的影响，能够基于Kalman滤波实时估计出星地原子钟的相位偏差、频率偏差以及频漂等状态参数，同时以移动窗口的方式实时、动态估计出原子钟的噪声参数，能够实时、精确、可靠的提供GNSS星地原子钟的频偏、频漂以及过程噪声等状态参数。声等状态参数。声等状态参数。

【技术实现步骤摘要】
一种GNSS星地原子钟实时动态模型的建立方法


[0001]本专利技术属于卫星导航
，具体涉及一种GNSS星地原子钟实时动态模型的建立方法。

技术介绍

[0002]全球定位系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)基于空间距离后方交会原理实现定位(Positioning)、导航(Navigation)、授时(Timing)功能。GNSS距离测量的本质是测时，其卫星时间信息由星载原子钟提供。受到地面主控站调频、调相以及原子频标自身因素的影响，星载原子钟不可避免的会出现相位、频率跳变等异常现象。以原子频标时域稳定度分析理论为背景，有学者提出以窗口滑动的方式估计原子频标的动态方差，能够有效探测原子频标相位、频率跳变等异常。随着动态方差递推研究的开展，动态方差以其高效、实时等优点成为北斗、Galileo、GPS系统实现原子钟状态监测的常用手段。
[0003]由于原子频标频偏以及频漂的存在，星载原子钟难以与导航系统时间保持严格同步。为了实现高精度的定位服务，需要联合地面GNSS跟踪站的观测数据精确估本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GNSS星地原子钟实时动态模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:预估星载原子钟以及各测站原子钟相对于UTC(k)的差异；S2:基于原子钟的数学模型，对S1中估计出的星载原子钟以及地面测测站钟的钟差数据进行滤波处理，估计出各原子钟的钟偏、频偏以及频漂分量，并获取各原子钟相应的验前残差分量；其中，若验前残差大于规定阈值，则认为该原子钟存在异常，对于异常原子钟，重复步骤S1、S2，否则进行步骤S3；S3:根据步骤S1记录的各原子钟与UTC(k)的比对结果，采用递推形式的动态阿伦方差分段计算出当前时段原子频标不同平滑时间对应的稳定度，并根据幂律谱噪声与动态方差的关系，实时估计并更新原子频标的噪声系数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S1包括：S1
‑
1:根据各GNSS跟踪站的观测值以及超快预报轨道产品，实时估计出各星地原子钟的钟差；基于无电离层组合观测值的卫星钟差估计方程表示为：基于无电离层组合观测值的卫星钟差估计方程表示为：其中，δt
r
表示接收机钟差，δt
s
表示卫星钟差，表示卫星s在测站r上的对流层延迟投影函数，T
r
表示测站r的天顶对流层延迟，i表征当前时刻的计算历元；和分别表示伪距和载波观测值的验前残差；S1
‑
2:选取外接UTC(k)的测站钟δt
UTC
(i)为参考，获取其它星地测站钟差与参考钟差的单差结果Δt
j
(i):其中，j表示星地原子钟编号，S为星载原子钟数量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤S1
‑
1中，接收机钟差与卫星钟差参数均以白噪声参数特性进行估计，测站天顶对流层湿延迟则按照随机游走参数进行估计。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤S2包括：S2
‑
1：基于原子钟的数学模型，采用Kalman滤波实时估计出星地原子钟相对于UTC(k)的相位偏差、频偏以及频漂参数；S2
‑
2：根据滤波估计的原子钟相位偏差以及频率偏差的先验信息，确定原子钟是否存在异常现象。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑福，张东，施闯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：