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建立星间链路是现代卫星导航系统的发展趋势,时间同步是星间链路技术的重要组成部分,是卫星导航系统稳定运行的基础。但是目前对星间链路时间同步技术的研究中,缺乏成体系的研究成果。因此,深入研究星间链路时间同步方法对于促进我国建设自主导航系统具有重要意义。 论文围绕星间链路时间同步方法、星上系统时间性能影响因素、星间设备时延标定方法、星间链路在不可见弧段的星地时钟同步方法研究及一种特殊星间链路的应用研究五个方面进行方法研究和仿真验证。论文主要研究工作如下: (1) Ka测距体制星间链路时间同步方法研究 Ka测距体制星间链路是目前各大卫星导航系统的发展趋势,论文研究了星间时间同步原理,研究了星间时间同步的各种误差及修正方法,针对Ka分时工作体制,提出历元归化和距离归化两种方法并进行比较研究;对于提出的星间时间同步方法进行仿真验证。 (2)星上自主系统时间性能影响因素分析研究 星上自主系统时间的建立与维持是自主导航的关键技术之一,论文在研究星上自主系统时间原理和工作模式的基础上,深入研究了数据插值方法、数据长度、取权方式、更新频度以及不同星座构形对构建星上自主系统时间的影响,为我国建设自主导航系统提供重要的技术支撑。 (3)基于星地双向比对的星间设备时延标定方法研究 星间设备时延是影响星间时间同步的误差源之一。论文提出利用两条星地链路标定星间设备时延的方法,研究基于星地双向比对的星间设备时延标定原理并进行仿真验证。 (4)星间链路在不可见弧段的星地时钟同步方法研究 针对我国区域布站,MEO卫星绕到地球背面无法进行星地比对的问题,论文提出在不可见弧段利用中继卫星连接星地链路和星间链路,在有多颗中继卫星存在的情况下,采用加权的方式确定不可见弧段的星地钟差;并对适用该方法的中继卫星的布局进行分析研究。 (5)一种特殊星间链路的应用研究 针对如何利用现有北斗高轨卫星对低轨卫星授时定位的功能,从一种特殊的星间链路角度出发,从区域导航系统低空服务的角度考虑,分析了200km-1400km不同轨道高度下的低轨卫星在全球范围观测北斗高轨卫星的数量并绘制了平面图,确定出完全不可见区域;分析了低轨卫星在全球范围和中日美地区观测北斗高轨卫星的授时定位覆盖比以及导航可用性;逐一分析了北斗高轨卫星失效对于导航可用性的影响。