重力場反演雙星微米級測距誤差特性研究.pdf

1、地球重力場的反演精度對地球科學(xué)等領(lǐng)域的研究具有極為重要的作用。目前有多種測量體制，比較之下，雙星測量具有較高的精度。為了保障反演結(jié)果有足夠高的精度，要求雙星測距達到微米級精度。在雙星測量中，影響測量結(jié)果精度的因素很多，主要有頻率源、時間同步、雙星星間距離、衛(wèi)星的姿態(tài)和攝動、電離層等。
　　本文重點研究了重力場雙星精密測距核心體制——單向雙程測距體制和影響該體制測量精度的誤差因素，提出在后期數(shù)據(jù)處理中減小或者消除誤差因素的方案，并對

2、全系統(tǒng)、誤差因素和后期數(shù)據(jù)處理進行建模仿真，從而得出各項誤差對測距精度的影響。
　　首先，本論文詳細介紹了雙向單程測距的基本原理，將精密測距中的誤差按照系統(tǒng)誤差和隨機誤差進行分類研究，得到影響系統(tǒng)測距精度的主要因素有超穩(wěn)晶振、時間同步、電離層、星間距離、衛(wèi)星姿態(tài)與攝動等，并對部分誤差的常用建模方案進行比對，決定實際誤差因素的仿真方案。
　　隨后，針對測距精度影響因素提出后期數(shù)據(jù)處理方案。該部分利用 GNSS給出的時標校準信息

3、來校正雙星時間不同步引入的誤差；利用雙頻電離層校正改正電離層延時對測距產(chǎn)生的影響；通過理論公式推導(dǎo)，得出光時、幾何誤差對測距精度的影響，得到相應(yīng)的光時矯正值和幾何距離校正值；最后通過對比差分和濾波方式對測距精度的影響，選取降速率濾波器獲取雙星距離、速度和加速度。
　　然后，通過全系統(tǒng)仿真，驗證后期數(shù)據(jù)處理的正確性。本文中采用距離差值來評估系統(tǒng)的測距精度。向系統(tǒng)中加入單一或者若干項誤差，通過對含差測距值和校正后測距值比對，得到系統(tǒng)的

4、精度，來對誤差模型的建模和校正方案進行驗證，若系統(tǒng)精度滿足微米級測距要求，則認為采用的后期數(shù)據(jù)誤差校正方案的正確。
　　最后，給出系統(tǒng)幾項主要誤差源對系統(tǒng)測距精度影響的具體測試結(jié)果，這幾種誤差包括：相位噪聲，時間同步，星間距離。給出相位噪聲時域表征方法，采用分數(shù)階積分法生成各個分量噪聲，合成相位噪聲，并用功率譜估計等方式來進行仿真相位噪聲和實測相位噪聲比對。將利用該方法得到的多組相位噪聲輸入系統(tǒng)，得到不同相位噪聲及艾倫方差對測距精