BD-2星载原子钟长期在轨性能评估

利用WHU和GFZ提供的2013-01-01~2018-05-01北斗精密钟差数据，从原子钟相位、频漂、频率准确度和频率稳定度指标等方面对BD-2星载原子钟的长期在轨性能进行评估。结果表明，相位数据连续性和稳定性不佳，调相操作频繁；频漂维持在10-18~10-17 /s量级；准确度处于10-11量级，比较稳定；万秒稳定度在10-14~10-13量级，MEO卫星相较于GEO和IGSO卫星更加稳定。此外，分析原子钟切钟对频漂、准确度和稳定度的影响，并给出BD-2卫星钟的切换信息。     

BDS-2卫星钟设计年限末期阶段性能评估与分析

为探究BDS-2卫星钟在当前阶段的运行状态及性能情况,采用国际GNSS监测评估系统（iGMAS）2018年共365 d的精密钟差数据,将Score检验量引入钟差异常探测,并结合中位数法进行数据质量控制,弥补了中位数法部分粗差漏探的缺陷;再从频率准确度、频率漂移率、频率稳定度、模型拟合残差、周期特性、噪声类型等6个方面对BDS-2卫星钟的相关性能进行全面评估。结果表明,现阶段BDS-2在轨卫星钟的运行状态良好,各项性能指标均正常,可继续提供相应的系统服务。其中,BDS-2卫星钟的频率准确度为3.15×10^-11,日漂移率为1.59×10^-13,万秒稳为5.72×10^-14,模型拟合残差平均精度为0.596 ns;GEO、IGSO和MEO三类卫星的钟差序列周期特性显著,第1、2主周期与其各自卫星轨道周期相关,分别为其轨道周期的0.5倍或1倍左右;不同平滑时间下的BDS-2卫星钟主要受调频白噪声（WFM）、调频闪烁噪声（FFM）和调频随机游走噪声（RWFM）的影响。     

北斗卫星在轨原子钟稳定性分析

使用IGS MEGX发布的北斗卫星精密钟差数据,利用哈达玛方差公式对目前所有在轨健康北斗卫星钟的稳定性进行分析。结果表明,北斗卫星钟在1 a的跨度内比较稳定;其300 s稳定性量级为10-13,但是各颗卫星并不完全相同;北斗卫星钟与GPS卫星钟的稳定性对比显示,北斗卫星钟稳定性介于GPSⅡR-M与GPSⅡF上搭载的铷钟之间。     

基于广播星历的北斗卫星在轨运行状态分析

利用北斗卫星的广播星历数据提取轨道参数与钟差参数指标,从卫星轨道平面参数、形状参数、定向参数和卫星钟差序列等方面对现阶段北斗在轨卫星的运行状态进行分析。结果表明,BDS卫星的轨道异常多于卫星钟差异常,其中GEO卫星出现异常的频率最高,IGSO卫星次之,MEO卫星的运行状态最稳定。     

一种基于OpenMP的高效GPS卫星钟差实时估计方法

提出基于单观测值的Kalman滤波快速计算方法，并引入共享存储并行编程（OpenMP）技术实现协方差快速更新，从而实现非差GPS卫星钟差的快速实时计算。均匀选取55个IGS参考站，计算2017-03-20~03-30采样率为60 s的卫星钟差。与IGS事后30 s钟差相比，两者具有很好的一致性，RMS互差优于0.5 ns。选取未参与钟差解算的10个IGS参考站进行精密单点定位，结果表明，实时静态PPP水平方向精度优于2 cm，高程方向精度为2~4 cm；实时动态PPP水平方向精度为2～4 cm，高程方向精度为4～6 cm，能够满足实时PPP的精度要求。该方法在主频1.2 GHz服务器上8线程并行模式下单历元耗时4 s，相比串行模式效率提升1/3。     

一种LSTM神经网络在卫星钟频率快速变化期间钟差预报的应用

为克服多项式模型在卫星频率快速变化期间精度衰减快的问题,提出一种基于LSTM神经网络的钟差预报模型。与多项式模型的对比实验结果显示,在卫星钟平稳运行期间,两种模型的结果几乎一致;在卫星钟输出频率发生快速变化时,LSTM神经网络模型的预报精度较多项式模型提高显著,仍能提供较高精度的钟差预报结果。     

MGEX和iGMAS的多系统轨道和钟差产品精度分析

采用分析中心间互比、SLR残差检核、卫星钟差拟合以及阿伦方差等方法对MGEX和iGMAS提供的多系统轨道和钟差产品精度进行综合分析。结果表明，GPS和GLONASS卫星的轨道精度分别在1.0~1.3 cm和2.0~3.6 cm，其中iGMAS提供的轨道产品较优。Galileo卫星的轨道一致性在10~17 cm，采用ECODE2模型或附加先验模型可有效提高轨道精度。BDS GEO卫星的轨道一致性在数m级，径向精度约为25 cm；IGSO和MEO卫星的轨道一致性分别在21~40 cm和11~18 cm左右，且径向精度分别优于10 cm和5 cm。MGEX和iGMAS提供的GPS和GLONASS卫星的钟差精度较好，但稳定性和可靠性仍有待提升。Galileo卫星的钟差一致性约为0.2~0.4 ns，且钟差产品中吸收了未被模型化的轨道误差。BDS GEO、IGSO和MEO卫星的钟差一致性分别在0.35~0.46 ns、0.25~0.33 ns和0.11~0.21 ns，其中CODE提供的BDS IGSO/MEO卫星的钟差产品受偏航姿态模式影响较大。     

GNSS广播星历精度评定与对比

以gbm精密星历和钟差作为参考真值，对GPS、BDS、Galileo以及GLONASS四大系统2017-02-01~02-28的广播星历、钟差以及卫星空间测距误差（SISRE）的精度进行对比分析。结果表明，GPS轨道径向、切向、法向的精度为1 m、0.4 m、0.8 m左右，钟差约为2 ns，卫星信号测距误差（SISRE）约0.4 m；BDS不同类型卫星表现出很大差异；Galileo卫星的径向、切向、法向的精度为0.3 m、0.3 m、0.2 m，钟差约3 ns，SISRE约1 m；GLONASS卫星的径向、切向、法向精度为0.4 m、1.0 m、0.4 m，钟差约7 ns，SISRE约2 m。     

GNSS单站授时系统性偏差分析

从单站授时基本观测方程出发,对引起系统性偏差的原因进行研究,结合具体实验分析卫星钟差和接收机硬件延迟对授时结果的影响。实验结果表明,卫星钟差引起的系统性偏差随时间变化,对所有测站影响相同;接收机硬件延迟会对授时结果造成系统性偏差影响,不同测站的系统性偏差不同,其大小取决于各自接收机硬件延迟的偏差,在进行授时及时间同步时应当加以改正;接收机硬件延迟不影响授时结果频率的稳定度,在进行频率传递时无需改正。     

GPS双频相位平滑伪距在卫星预报钟差精度评定中的应用

利用Hatch滤波对双频消电离层组合伪距观测值进行相位平滑讨论,对原Hatch滤波公式中的定权方法进行了改进.在此基础上,利用伪距与星地距比对法对广播星历中卫星预报钟差精度评定进行了研究.计算结果表明:载波相位平滑能有效地提高伪距观测量的精度,从而提高伪距与星地距比对法评估卫星预报钟差的可行性.利用双频消电离层相位平滑伪距计算的卫星钟差精度优于1 ns(1σ),测定的卫星钟差与实际卫星钟差不存在系统差.     

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精密定轨与时间同步系统噪声对GNSS卫星钟性能评估的影响分析

利用精密定轨与时间同步（ODTS）解算出的精密钟差产品求解其系统噪声,然后对系统噪声进行性能分析。分别采用IGS、Sta(IAC俄罗斯空间局分析中心发布的钟差产品)、GBM钟差产品进行实验,结果表明,ODTS系统噪声对在轨原子钟性能的影响在可接受的水平;采用IGS与Sta提供的精密钟差产品可以实现对GPS和GLONASS星载原子钟的在轨性能评估,GBM产品可以实现对BDS星载铷钟的性能评估以及天稳级别氢钟的性能评估。     

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一种北斗二代卫星钟差的数据质量控制方法

考虑北斗二代卫星长期钟差序列中存在的钟跳、粗差及数据缺失现象,提出一种钟差序列的数据质量控制方法。利用频率序列识别钟跳,采用阈值法进行异常数据段剔除以及结合MAD和Baarda数据探测法共同进行粗差探测与剔除,再利用线性内插对缺失数据进行插补,得到干净的钟差序列。实测数据表明,这种钟差质量控制策略可以显著提高北斗钟差序列信息提取的准确性以及钟差预报精度。     

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北斗三号全球系统空间信号精度评估分析

以精密星历和钟差为基准,对BDS-3广播星历的轨道精度、钟差精度和3类空间信号测距误差(signal-in-space range error, SISRE)精度进行评估。结果表明,BDS-3广播星历的轨道精度明显优于BDS-2同类卫星,其轨道径向RMS精度优于0.18 m,切向和法向RMS精度优于0.6 m;BDS-3广播星历钟差的误差基本小于5 ns,且较BDS-2卫星变化更为平稳,其平均RMS统计精度为1.86 ns,平均95%统计精度为3.23 ns,均优于BDS-2卫星;BDS-3卫星仅受轨道影响的SISRE、全球平均SISRE和最差SISRE的RMS统计精度分别为0.12 m、0.58 m和0.60 m,相应95%统计精度分别为0.22 m、0.99 m和1.02 m,较BDS-2均有明显提升。