[发明专利]基于星间链路单向测量的北斗卫星星钟自主健康管理系统

说明书

本发明提供了一种基于星间链路单向测量的北斗卫星星钟自主健康管理系统，包括：单向测距值解算模块，被配置为通过星间链路测量获取与多颗卫星的单向测距值，并对单向测距值进行存储；星钟波动监测算法模块，被配置为通过星钟波动监测算法监测星钟是否发生异常波动；星钟波动监测报警模块，被配置为若所述星钟波动监测算法模块监测到星钟发生异常波动，则自主对用户告警；以及星钟波动值拟合算法模块，被配置为通过星钟波动值拟合算法计算星钟波动值，根据星钟波动值对星钟进行误差调整。

技术领域

本发明涉及北斗卫星技术领域，特别涉及一种基于星间链路单向测量的北斗卫星星钟自主健康管理系统。

背景技术

目前国际上已建成四大全球导航定位系统，分别是美国的GPS系统、中国的北斗导航系统、欧洲的伽利略系统、俄罗斯的格洛纳斯系统，在全球范围内为用户提供高精度定位、授时功能。卫星导航的基本原理是：导航卫星是高精度的时空基准，具有极高的位置精度和时间精度，地面根据接收到的多颗卫星导航信号到达时间，即可反向解析出自身的位置和时间信息。

其中卫星的高精度位置由地面精密测定轨实现，高精度时间则由卫星星载原子钟和星载时频系统维持，由于技术复杂性、所处空间环境恶劣性，星载原子钟存在发生异常波动的可能。一旦星载原子钟发生异常波动，该卫星就以错误的时间基准播发导航信号，如不能及时向用户给出告警或排除故障，则会严重影响用户服务精度。

目前北斗三号卫星星载原子钟发生异常波动后地面的处置方法是：当卫星运行至境内可视范围内，地面运控站监测到星钟的异常波动，向卫星注入卫星可用性标识为“不可用”指令，在导航信号中向用户发出告警，然后地面运控站通过L通道进行星地双向测距，积累一定数据后计算出星载原子钟波动值，并将修正值注入卫星更正星载原子钟误差，最后再向卫星注入卫星可用性标识为“可用”指令，完成卫星故障恢复。

对于上述卫星星载原子钟发生异常波动后处置办法，存在诸多缺点：首先，星载原子钟异常波动值需要地面运控站通过L通道进行星地双向测距，并累积一定观测值后才能算出，然后由地面运控站注入卫星对星载原子钟误差进行修正，此天地回路过程需要一定时间，响应慢，且需占用宝贵的人员、测站、设备等资源；另外，由于中国无法全球布站，因此仅能卫星运行至境内时，地面站才能对卫星进行操作，若卫星星载原子钟异常波动发生在境外，往往需等待数小时至十几小时卫星入境，无法快速响应，严重影响用户服务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于星间链路单向测量的北斗卫星星钟自主健康管理系统，以解决现有的卫星星载原子钟发生异常波动后无法快速响应的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于星间链路单向测量的北斗卫星星钟自主健康管理系统，包括：

单向测距值解算模块，被配置为通过星间链路测量获取与多颗卫星的单向测距值，并对单向测距值进行存储；

星钟波动监测算法模块，被配置为通过星钟波动监测算法监测星钟是否发生异常波动；

星钟波动监测报警模块，被配置为若所述星钟波动监测算法模块监测到星钟发生异常波动，则自主对用户告警；

星钟波动值拟合算法模块，被配置为通过星钟波动值拟合算法计算星钟波动值，根据星钟波动值对星钟进行误差调整。

可选的，在所述的基于星间链路单向测量的北斗卫星星钟自主健康管理系统中，所述星钟波动监测算法包括：

以星间链路的单向测距值、本星/他星精密星历、本星/他星钟差为输入参数，周期性对单向测距值进行历元归算，计算实际钟差并与预注钟差的差值，若差值大于星钟波动判断阈值，则判定本星的星钟发生异常波动。

可选的，在所述的基于星间链路单向测量的北斗卫星星钟自主健康管理系统中，所述星钟波动值拟合算法包括：