时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计

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1、第23卷第2期航天器工程V01．23No．21111生!旦曼里垒Q垦堡堡垒!!兰盟鱼!盟垦垦垦!堕鱼i!时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计刘强1王旭1侯文才1朱虹2吴化军2(1航天东方红卫星有限公司，北京100094)(2空间电子信息技术研究院，西安710000)摘要针对传统星载铷钟备份设计中对铷钟状态判断不准确和主备切换时输出信号不稳定的不足，在分析时差测算铷钟指标原理和频率信号切换方法的基础上，提出了一种适用于时差定位型卫星铷钟的双钟热备份设计，通过GPS时差测算铷钟频率性能指标，以及无扰切换设计实现频率信号的稳定输出。地面试验表明，铷钟的准确度和稳定度指标测算误差小于5％，频率输出

2、信号在切换时连续稳定，无突波干扰。研究结果可以为后续定位型卫星和导航卫星的高精度时频系统设计提供参考。关键词星载铷钟；GPS时差；无扰切换中图分类号：TM935．11文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．02．006DesignofHotStandbySystemofDualRubidiumClockforTime—differencePositioningSatelliteLIUQian91WANGXulHOUWencailZHUHon92WUHuajun2(1DFHSatelliteCo．Ltd．，Beijing100094，China)(

3、2AcademyofSpaceElectronicInformationTechnology，Xi’an710000，China)Abstract：Tomakeuptheshortageofthecorrectjudgementofclockstateandthestabilityofswitchingtheclocksofthetraditionaldesignofstand—byon—boardrubidiumclock，adesignofdualrubidiumclockwithhotstandbycapabilityusedforthetime—differencesatelli

4、teisproposedinthepaper，whichisbasedontheanalysisofcomputingtherubidiumclockfrequencyperformancebytime—differenceandswitchingmethodoffrequencysignal．Astableoutputoffrequencysignalisaccomplishedbyswitchingwithoutphasedisturbance，andon-boardrubidiumfrequencyperformanceiscalculatedthroughGPStime-diff

5、erence．Thegroundtestshowsthat，thefrequencyaccuracyandsta—bilitycomputingerrorofrubidiumclockarewithin5％，maintainingcontinuousandstableoutputwithoutdisturbancewhileswitchingfrequencysignal．Thedesigncanbeareferenceforfuturehigh—accuracytime—frequencysystemdesignofpositioningsatelliteandnavigationsa

6、tellite．Keywords：on—boardrubidiumclock；GPStimedifference；switchingwithoutphasedisturbance1引言时差定位型卫星星座中不同卫星接收地面同一辐射源的辐射信号有一定的时问差，通过对时间差的测量来实现目标定位，时间差的测量精度直接影响目标定位的精度，随着卫星用户对定位精度要求的不断提高，高精度时频成为满足该要求的重要条件，星载铷钟体积小、重量轻、功耗低、可靠性高，是实现高精度时频系统的首选。大部分侦察定位卫收稿日期：20140卜07；修回日期：20140221基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：刘强，男，

7、硕士，工程师，从事小卫星星务分系统设计工作。Email：lq990325@sina．corn。航天器工程星均使用以铷钟为频率基准的高精度时频系统实现目标的精确定位，如美国海军海洋监视系统口](NOSS，又称“白云”系统)使用铷钟作为频率基准，具有极高的定位精度，其铷钟备份设计为热备份设计；国内某在轨时差定位型卫星上也使用铷钟作为频率基准，它能提供连续平稳的高精度频率基准和系统时钟，在铷钟备份设计上采用冷备份设计。目前，星载铷钟备份设