北斗三號星座擬穩鐘差測定及其預報

楊宇飛，楊元喜，陳金平，唐成盼，李 沖，郭海榮，楊建華，劉金獲，楊 斌

1. 北京衛星導航中心，北京 100094； 2. 地理信息工程國家重點實驗室，陜西 西安 710054； 3. 西安測繪研究所,陜西 西安 710054； 4. 中國科學院上海天文臺，上海 200030

星載原子鐘的穩定性和鐘差算法決定了導航衛星鐘差的精度[1-2]。GPS、Galileo等全球衛星導航系統及IGS各分析中心利用全球監測站的偽距和相位雙頻觀測數據進行多星定軌，同時估計衛星軌道和鐘差[3]。北斗二號衛星導航系統的監測站全部分布在中國境內，采用了星地雙向時間比對技術測量境內衛星鐘差，但是存在對地面時間同步設備依賴嚴重，系統差解算步驟復雜，鐘差精度難以提高等問題[4]。

北斗三號全球衛星導航系統于2020年7月31日全面建成并開通服務，其星座由3顆GEO衛星、3顆IGSO衛星及24顆MEO衛星組成[5-6]，衛星上搭載了銣原子鐘、氫原子鐘等多種型號的星載原子鐘(表1)。不同衛星硬件結構及原子鐘類型存在差異，星載原子鐘的時頻特性也各不相同[7]，對于其星載原子鐘的時頻特性進行分析，具有十分重要的意義。由于GPS和GLONASS衛星在長期在軌運行過程中，積累了大量的精密鐘差數據，學者們以此為基礎，獲得了大量的星載原子鐘時頻特性研究成果：文獻[8]利用IGS精密鐘差分析了GPS星載原子鐘的頻率準確度、穩定度和漂移率；文獻[9]從時域和頻域兩方面對原子鐘性能進行了分析；文獻[10]利用國際GNSS監測評估系統(iGMAS)的精密鐘差分析了4個GNSS系統的衛星鐘性能[10]。但是，精密鐘差會受到衛星軌道、監測站坐標及鐘差、對流層參數、模糊度參數等多種參數誤差的影響，尤其受到軌道誤差的污染，使鐘差序列呈現出與軌道周期一致的周期項，導致原子鐘性能分析結果失真[11-12]。……