[发明专利]一种确定原子钟非理想特性引起用户测距误差的方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别是一种确定原子钟非理想特性引起用户测距误差的方法。

背景技术

卫星导航系统精确导航定位的关键在于高精度、高稳定性的星载原子钟。星载原子钟为导航系统提供精确稳定的频率源。星载原子钟形成导航信号和系统测距的时间基准，是卫星导航系统有效载荷的核心部分，其性能的优劣直接决定用户测距误差。卫星在轨工作期间，星载原子钟的非理想特性会影响频率稳定性，进而增加用户测距误差。

星载原子钟的非理想特性主要包括频率漂移和相位跳变。频率漂移是星载原子钟的固有特性，将使星载原子钟的频率偏离校准值。相位跳变主要由空间效应、原子钟老化和对原子钟进行调相操作引起，表现为原子钟输出信号发生阶跃性变化。以上星载原子钟非理想特性都将影响原子钟的频率稳定性，进而引起用户测距误差的增加。

现有确定星载原子钟特性对用户测距误差影响的方法给出了星载原子钟频率稳定度与用户测距误差的等效关系，而没有给出星载原子钟的频率漂移、相位跳变这些非理想特性对频率稳定性影响的量化关系，无法确定频率漂移、相位跳变对用户测距误差的影响，造成在系统设计不能正确设置余量，是卫星导航系统指标不能满足要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种确定原子钟非理想特性引起用户测距误差的方法。

本发明的技术解决方案是：一种确定原子钟非理想特性引起用户测距误差的方法，步骤如下：

(1)在时间T内，对原子钟输出信号的相位进行测量，获取原子钟输出信号的n个相位测量值x(1)，x(2)，...，x(i)，...，x(n)，其中i为自然数，并且1≤i≤n，ΔT为测量间隔，且T＝ΔT·n；

(2)根据步骤(1)得到的相位测量值，计算获得星载原子钟相位随时间变化的最小二乘线性拟合其中a表示相位偏差的常数，b表示频率偏差的常数，c表示频率漂移的常数，为第i个相位测量值的拟合值；

(3)根据步骤(2)中得到的频率漂移常数c，计算时间T内因频率漂移c造成的频率稳定性增量

(4)根据相位测量值x(i)与相位测量值的拟合值计算获得x_diff(i)的一阶差分Δx_diff(i)＝x_diff(i+1)-x_diff(i)，其中

(5)根据步骤(4)中得到的Δx_diff(i)，计算获得Δx_diff(i)的一阶差分Δ²x_diff(i)＝Δx_diff(i+1)-Δx_diff(i)；

(6)根据步骤(5)中得到的Δ²x_diff(i)，计算获得时间T内由相位跳变造成的频率稳定性增量其中∑[]为求和运算符号；