GPS BLOCK IIF星载原子钟长期性能分析  被引量:14

Analysis of the Long-term Performance of GPS BLOCK IIF Satellite Atomic Clocks

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作  者:王宇谱[1,2] 吕志平[1] 李林阳[1] 翟树峰[1] 

机构地区:[1]解放军信息工程大学地理空间信息学院,郑州450001 [2]地理信息工程国家重点实验室,西安710054

出  处:《天文学报》2017年第3期11-21,共11页Acta Astronomica Sinica

基  金:国家自然科学基金项目(41674019);国家重点研发计划项目(2016YFB0501701);地理信息工程国家重点实验室开放研究基金项目(SKLGIE2015-M-1-6)资助

摘  要:星载原子钟长期性能的分析对于系统完好性监测、卫星钟差确定与预报等具有重要的作用.GPS最新型的BLOCK IIF系列卫星于2016年2月6日部署完成.通过星载原子钟的频率准确度、频率漂移率、频率稳定度、观测噪声水平和钟差周期特性这5个指标的长期变化,分析评估了GPS BLOCK IIF星载原子钟的长期性能.计算分析表明:铷钟的频率准确度为7.1×10^(-12)±2.1×10^(-13),频率漂移率为(5.5×10^(-14)±1.1×10^(-14))/d,平均噪声水平约为0.2 ns;铯钟的频率准确度为1.0×10^(-12)±2.9×10^(-15),频率漂移率为(3.4×10^(-15)±5.4×10^(-16))/d,平均噪声水平约为1.0 ns,并且指标变化相对平稳;铷钟的2 h、6 h、12 h和天稳定度分别为3.4×10^(-14)、2.3×10^(-14)、7.3×10^(-15)与6.0×10^(-15);铯钟对应的稳定度指标分别为1.9×10^(-13)、1.1×10^(-13)、7.9×10^(-14)和5.5×10^(-14);卫星钟差存在显著周期项,主周期分别近似为卫星轨道周期的1/2、1倍或2倍.It plays important roles in monitoring system integrity, determining and predicting satellite clock bias, etc., to analyze the long-term performance of BLOCK IIF satellite atomic clocks. The latest BLOCK IIF series of GPS have been developed completely on 2016 February 6. The long-term performance of GPS BLOCK IIF satel- lite atomic clocks is analyzed and evaluated based on the long-term variations of five performance indexes, including frequency accuracy, frequency drift, frequency stabili- ty, noise level, and periodic terms of clock bias. The analyzed and evaluated results show that frequency accuracy, frequency drift, and average noise level of the rubidium clocks are respectively 7.1×10-12 ±2.1×10-13, (5.5×10-14±1.1×10-14)/d, and about 0.2 nanosecond. The corresponding indexes of the cesium clocks are respectively 1.0×10-12±2.9×10-15, (3.4×10-15±5.4×10-16)/d, and about 1.0 nanosecond, and their variations are relatively stable. The frequency stability of rubidium clocks in the 2 hours, 6 hours, 12 hours, and 24 hours (averaging time τ=7200 s, 21600 s, 43200 s, and 86400 s) are 3.4×10-14、2.3×10-14、7.3×10-10, and 6.0 × 10-15 respectively. The corresponding stability indexes of the cesium clocks are 1.9×10-13、1.1×10-13、7.9×10-14, and 5.5 × 10-14. In addition, there are obvious periodic terms in satel- lite clock bias, and their primary periods are approximately equal to one-half, one, or double of the corresponding satellite orbit periods.

关 键 词:天体测量学 时间 星载原子钟 方法 性能分析 方法 数据分析 

分 类 号:P127[天文地球—天体测量]

 

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