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星载原子钟作为卫星导航系统有效载荷的核心部分,其性能直接决定用户的导航定位与授时精度。随着北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Statellite System,BDS）已全面为亚太地区提供服务,而新一代面向全球的北斗导航卫星陆续升空,较为全面地评估和分析BDS星载原子钟的性能,对于提升系统的服务性能和系统的建设、维护等具有重要的意义。目前公开的基于多星定轨联合解算的BDS卫星钟差数据中含有较多的异常数据,为了得到准确的星载原子钟评估和分析结果,必须对钟差异常数据进行预处理。基于此,本文对BDS精密钟差数据中出现的数据异常进行了研究,然后利用预处理后的数据对星载原子钟的主要性能指标进行了深入的分析。论文主要的研究内容和创新工作如下:1.研究分析了BDS钟差数据主要的异常情况,提出了滑动窗口中位数粗差探测方法;基于小波分析的原理,提出了基于小波分析的钟差异常值探测方法。针对不同类型的BDS钟差数据的粗差,这两种方法都可以取得很好的粗差处理效果。此外,针对BDS钟差数据中无数据段比较多的问题,提出采用前一天的有效钟差数据基于二次多项式模型进行建模,通过预报的方法对无数据段进行补充;同时分析了补充数据对BDS星载原子钟稳定性分析结果的影响。2.深入研究了BDS星载原子钟的频率准确度、漂移率和噪声随机分布的特性。结果表明:BDS星载原子钟的频率准确度在10-11量级,频漂值都在10-18量级;其中,MEO卫星的原子钟频率特性最好,其频漂能够达到10-19的量级;而在星载原子钟噪声的随机分布和噪声水平方面,从整体来看GEO卫星和IGSO卫星的噪声水平相当,MEO星载原子钟的噪声性能最好;此外,星载原子钟的噪声识别表明,在轨原子钟主要受闪变调频噪声、白色调频噪声、闪变调相噪声三种噪声的影响,不同的卫星受到的噪声影响并不相同。3.对BDS星载原子钟的时域稳定性进行了分析,研究了不同方差和数据采样间隔对BDS星载原子钟稳定性评估的影响。研究表明:BDS星载原子钟的2小时、4小时、12小时和天稳定度都能达到10-13量级,但GEO卫星的天稳定度比IGSO卫星和MEO卫星整体要差,不同的GEO和IGSO卫星的天稳波动性比较大,而各颗MEO卫星的天稳值差异比较小;在星载原子钟中长期稳定性分析中,哈达玛总方差比阿伦系列方差和其他的哈达玛系列方差的稳定性分析效果要好;当数据质量较差时宜采用5min采样间隔的数据进行稳定性计算,而当数据质量较好时,15min采样的数据得到的结果更加准确。4.以本文研究的BDS精密钟差数据预处理、星载原子钟性能评估和钟差预报理论与方法为基础,开发了星载原子钟性能评估及钟差预报的软件原型,软件具有钟差数据预处理、星载原子钟性能评估和钟差预报等功能。