基于通用钟差模型的北斗卫星钟预报精度分析

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1、唐桂芬等．中国科学：物理学力学天文学2015年第45卷第7期G1(GEO)quadraticfittingerror退化和丰富，以适应特定的星载原子钟3试验分析为了验证本文所提出的钟差模型的预报精度，利用BD实测数据进行试验分析．数据采集时段为2013年3月1日0点一2013年3月5日0点，共96h．期间大多数卫星星载钟稳定度比较高，利用简单模型和通用模型预报精度差别不大．但是对于有些稳定度较差的星载原子钟则预报精度相差非常大．图6和7分别给出了试验弧段内G6星和I3星的观测值序列、线性拟合值序列以及线性拟合残差序列．表1给出了G6星和I3星分别利用简单

2、一阶和二0阶多项式模型，以及不同历史数据长度的6h预报误差统计结果．表2给出了G6星和I3星分别利用简单一阶和二阶多项式模型，不同历史数据长度的12h预报误差统计结果．由表1和2可知，对于稳定性较差的原子钟简单的多项式钟差模型的预报精度是比较差的．图5(网络版彩图)BD系统G1，I3，M6卫星钟差二阶多项图8和9给出了G6和I3星利用通用预报模型进式拟合残差行卫星钟预报试验，试验使用前60h数据作为历史Figure5(Coloronline)QuadraticfittingerrorforBDSG1，I3M6Satellite．数据，后30h数据用于预报

3、结果的检测．图8为G6尸星6h预报结果，图9给出了I3星12h的预报结果Q=研-EZf—]=min，试验结果表明：基于通用钟差模型的卫星钟预报6hP(、7)，R一∑一J=0，i=1，2，P，0』=1岔写成矩阵形式{}l{{爨⋯1⋯R(8)岔RR2⋯R一剃嚣采用Burg递推算法解此方程即可求得AR模型系数．时间(h)利用上述步骤确定的二次多项式参数、周期项参数和AR模型系数独立预报，并将三者的预报值相加苗S即为钟差预报结果，最后还可以根据实际需要对高精度的钟差预报序列表达为二次多项式．该模型不仅描述了星载原子钟主要的物理特性，同时刻画了钟差序列的数据特征，

4、可以认为是一种图6(网络版彩图)G6星钟差、拟合序列和残差序列通用的钟差模型，在特定条件下还可以进行适当的Figure6(Coloronline)Origin，fittinganderrorvalueforG6．079502—4唐桂芬等．中国科学：物理学力学天文学2015年第45卷第7期xl0—6BD13星钟差观测值序列4x10—BDG6星6h钟差观测值序列1．2互Iffif●}f删2●●·⋯．一i—I荆13嚣——●。●■●●0■■■’一f●l0一’’f”’””_l●●●●●●●●●●I●●●●●●●●●1●OOO8"O(ILI~●●●01O2O3o40

5、$o6o7O8O9o'4时间(h)0123456时间(h)x10BE)13星钟差拟台值序列4x10-5BDG6星6h钟差预报值序列互-1·2j{l}i2●●●●●¨¨．．．f税。130O10∞3。40鞠60708。9D雉⋯～’【。。。。‘’。。J~OoooeeoJ●．．．．_●●，●●●●●¨●●．时间(h)．1．4O23456时间(h)BD13星钟差残差序列20BDG6星6h钟差预报误差序列21O—■--一，，～．-_工，^宙。—一⋯．．．』．⋯⋯●-●r’j，、lV～希。●●●-●●l．．。··肆·10r嚣1．●●●●●●0●●●●●●●●●’一l’

6、-2O23456Ol02o304o∞607o∞9o时间(h)时阍(h)图8(网络版彩图)G6卫星基于通用模型6h预报结果图7(网络版彩图)I3星钟差、拟合序列和残差序列Figure8(Coloronline)6hPredictionerorforG6withuniversalFigure7(Coloronline)Origin．fittinganderrorvalueforI3．mode1．表1G6和I3星多项式模型6h预报误差结果Table16hPredictionerorI3andG6withpolynomialfitting苗拉时间(h)xl0一e

7、BD13星12h钟差预报值序列4岔32O24681012表2G6和I3星多项式模型12h预报误差结果时间(h)Table212hPredictionerrorI3andG6withpolynomialfittingSj}；}l嚣时间(h)图9(网络版彩图)I3卫星基于通用模型12h预报结果Figure9(Coloronline)12hPredictionerrorforI3withuniversalmode1．预报精度优于2ns，12h预报精度优于5．5ns．由此可知，使用通用模型能大幅提高卫星钟预报精度．AR模型进行建模，给出了基于该模型的卫星钟差预报

8、步骤和参数确定方法．利用实测数据试验了该模型的预报精度，试验结果表明：卫星预报精