空间激光链路时频传递算法及仿真分析

利用空间高精度时频系统提供的超高精度时间频率信号，可以开展一系列空地时频传递和基础物理实验，支撑相对论及相关理论的高精度检验。针对空间激光链路时频传递算法进行了理论推导及仿真分析。首先，从星地激光双向时间比对理论公式出发，对比分析了X型星地双向时间比对与Lambda型星地双向时间比对的优缺点。其次，针对空间站轨道高度讨论了相对论效应对坐标时与原时转换的影响。最后，讨论了空地时频比对数据不连续性对空间站高精度原子钟稳定性评估的影响。结果表明：(1)基于激光测距方式的Lambda型双向时间比对可以抵消一阶多普勒对上下行距离项差异的影响，且Sagnac项影响的增大可忽略；(2)星地时间比对中坐标时和原时转换的相对论项对空间站位置的速度精度提出了高要求，为实现1×10-18量级的频率偏差比对精度，空间站地心距精度要求为1 dm，速度精度要求为0.1mm/s;(3)受空间站对地可见性影响，仅利用国内测站无法通过星地链路进行中短期原子钟稳定性的评估。