[发明专利]基于北斗GEO卫星的原子钟远程频率传递与比对方法

说明书

本发明提供了一种基于北斗GEO卫星的原子钟远程频率传递与比对方法，在双向或三向测量模式下，利用测控设备对北斗GEO卫星发送上行载波信号，卫星在收到载波信号后，对其进行相干转发，发送上行信号的设备和具备双向或三向测量模式的其他设备同时对该下行信号进行跟踪接收。在主副站同时接收的下行载波多普勒测速信息中，携带着主副站的基准频率准确度偏差信息，该基准频率准确度偏差信息反映了作为提供频率基准的各原子钟输出频率的精度。因此，对主副站的频率准确度偏差信息的准确解算，可以用于对低准确度原子钟的频率补偿和校准，在全测控网系统完成频率基准的统一。

技术领域

本发明属于航天测量与控制领域，具体涉及一种原子钟远程频率传递与比对方法。

背景技术

当前，我国航天测控网内所有测控站的频率基准主要由各自时频系统配备的原子钟提供。由于原子钟系统所采用的技术和工艺不同，且工作环境存在差异，导致不同测站所依据的频率基准的稳定性和准确度并不一致。

常见的远距离高精度时频传递手段有基于GNSS共视的时间频率校准、卫星双向时间频率传递、光纤时频频率信号传递等。基于GNSS共视的时间频率校准，通过时间比对实现时间频率较准。这种方法属于被动接收，设备简单，处理时间相对滞后，需要一方将数据传递给另一方进行处理，才能得出最终的处理结果，并将结果反馈回传递数据的一方。卫星双向时间频率传递，也是采用时间比对的方式实现高精度时频结果的获取。该方法实时性好、能够消除诸多系统误差，但需要专用卫星配合，设备需要具备收发双功能。上述两种方法都未利用载波自身频率等特性信息。光纤时频频率信号传递具有容量大、传递精度高等优点，是地面高精度时频传递的重要手段，但是由于光纤传输对温度、振动等气候环境因素的影响较为敏感，导致在远距离时频信号传输时难以保持传输精度，因此多应用于百公里距离范围内，目前国内尚没有用于长距离的专用频率传递光纤网络。

在深空三向测速中，主站、副站采用共视GPS来处理站间的频率偏差。由于深空站本身配置的氢钟其频率准确度、短稳、常稳相对较高(10^-13量级)，利用共视GPS数据进行平滑处理测出站间频率频率偏差，最初需要24h的数据来进行平滑处理，利用这个站间频率偏差可以扣除因站间频率偏差带来的三向测速误差，从而提高三向测速精度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于北斗GEO卫星的原子钟远程频率传递与比对方法，在双向或三向测量模式下，利用测控设备对北斗GEO卫星发送上行载波信号，卫星在收到载波信号后，对其进行相干转发，发送上行信号的设备(主站)和具备双向或三向测量模式的其他设备(副站)同时对该下行信号进行跟踪接收。在主副站同时接收的下行载波多普勒测速信息中，携带着主副站的基准频率准确度偏差信息(因为比较的是相对于基准频率站的偏差，根据图1两个的步骤解算可以知道)。该基准频率准确度偏差信息反映了作为提供频率基准的各原子钟输出频率的精度。因此，对主副站的频率准确度偏差信息的准确解算，可以用于对低准确度原子钟的频率补偿和校准，在全测控网系统完成频率基准的统一。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，首先选取具备双向或三向测量能力、配备原子钟的测控设备作为地面能够进行远程频率传递的测控单元；

步骤2，利用主站向选定的北斗GEO卫星发送上行载波(选择测控网中具备发送上行信号的任意一台测控设备单元作为主站)；

步骤3，北斗GEO卫星将接收到的上行载波进行相干转发；

步骤4，主站与副站同时接收北斗GEO卫星转发的下行载波并存储多普勒测速数据；

步骤5，将步骤4存储的多普勒测速数据，通过所建立的频率源频率偏差模型进行解算；所述的频率源频率偏差模型中包括链路中对流层、电离层延迟在频率分量的影响，以及卫星与主站副站的相对运动在频率方面的影响；