区域卫星导航系统GEO/IGSO混合星座的精密定轨和时间同步

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我国区域卫星导航系统具有独立的时间同步和精密定轨处理能力,可以分别向用户提供钟差和轨道信息。由于精密定轨与时间同步采用不同的观测手段和处理方法,因此测量设备可能存在的禾准确标定的硬件时延可能导致轨道与钟差产品的时空基准不一致性,进而导致用户服务精度降低。另一方面,区域导航系统采用GEO/IGSO/MEO混合星座设计,受限于地理分布有限的区域测轨监测网,无法实现对MEO导航卫星轨道的全覆盖。而区域网条件下各卫星(特别是GEO卫星)轨道参数与钟差、中性大气折射修正等参数间的统计相关,对高精度定轨和钟差参数的估计提出了新的挑战。本文针对三颗GEO与两颗IGSO卫星的混合星座,采用多星联合定轨的方法同时获得轨道、钟差和其它参数的最优估值,保证了轨道和钟差参数的自洽性。采用钟差约化算法解算钟差与轨道参数,提高定轨处理效率。采用激光测距数据定量评估轨道的视向精度,采用上下行双向星地时间比对和站间C波段双向时间传递技术评估卫星和测站钟差参数的精度。采用"两步法"策略进行定轨计算和轨道预报。实测数据处理结果表明,区域网多星定轨伪距残差优于1m,相位残差优于1cm。激光检验的轨道视向精度约为1 m。利用多星定轨得到的卫星钟差计算短期(2小时)线性多项式参数,其钟速项与上下行双向星地时间同步获得的钟速项相差约10-13秒/秒,接收机钟差钟速项与站间C波段双向时间传递获得的钟速项相差约10-15秒/秒。
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