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《中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)》 2019年
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基于Ka星间链路的时间同步方法研究

高天  
【摘要】:随着航天技术的不断发展,人类对科学的探索研究从地面延伸至深空,空间站、空间飞行器等各类航天器的数量日益增多,航天器的精密定轨和精密测量等工作需要更高精度的时间基准作为支撑,高精度时间传递及同步技术成为高精度时频基准在空间科学技术应用中的瓶颈。研究更高精度的时间同步方法,有助于实现航天器用户的高精度授时需求,可为我国构建天空地一体化的时间同步网络提供技术积累。本文主要针对空间航天器用户之间的时间同步方法展开研究,主要内容如下:(1)研究了基于Ka星间链路的空间用户之间的时间同步方法,针对星间链路双向时间同步过程中的测量误差展开分析,其中运动时延误差对时间同步精度的影响最大,可以达到微秒量级。(2)由于Ka链路需要通过伪距历元归算获得同一测量时刻的双向伪距,本文研究了拉格朗日插值法和幂多项式拟合法,两种伪距历元归算方法,并利用仿真数据对两种方法的伪距历元归算精度进行了分析,比较了两种历元归算方法的优缺点。(3)本文提出了一种基于单点伪距归算的运动时延修正方法,该方法仅需时间同步双方其中一方的运动速度及双方的位置信息,即可对运动时延误差进行修正,其优势在于,使双向时间同步精度不受速度精度较差一方的速度误差的影响。(4)通过仿真实验,在不同的应用场景下,对基于单点伪距归算运动时延误差修正算法进行了验证。利用北斗三号卫星与西安Ka地面站之间的星间链路实测数据对本文提出的运动时延修正算法进行了验证,利用该算法修正后实现的星地时间同步精度优于0.1ns;验证了通过北斗广播星历计算的卫星速度可以使基于单点伪距归算运动时延修正达到优于0.01ns的精度。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:V52;TP301.6

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【参考文献】
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【二级参考文献】
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