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导航定位的关键要素之一是在轨卫星所搭载的原子钟,一般为高性能的铷钟与铯钟,而最新发射的BDS卫星与Galileo卫星则为氢钟。卫星钟的性能一般用频率准确度、频率漂移率和频率稳定度等指标来衡量,此外,其钟差预报性能也是衡量其性能的一个重要指标。受空间各种因素的影响,在轨卫星钟的性能评估较之地面钟的评估难度更大,因此对在轨卫星钟进行性能评估是一项很有研究意义的课题。论文从卫星钟的时频理论与方法出发,对卫星钟的事后精密钟差产品进行了预处理与精度评定,分析了获取钟差引入的系统噪声。使用事后精密钟差产品分别分析了不同导航系统上使用的星载原子钟的性能,并进行了钟差预报的研究,对比分析了各导航系统的性能评估与钟差预报结果,其主要工作如下:1.针对MGEX精密钟差产品,采用频谱分析的方法,分别计算了四个系统各卫星钟差产品的精度。MGEX精密钟差产品精度分析表明,GPS铯钟的钟差精度最低,处于dm量级,而GPS铷钟的钟差精度普遍较高,处于cm量级;BDS MEO铷钟的钟差精度基本与GPS铷钟的钟差精度相当,也处于cm量级,GEO与IGSO铷钟的钟差精度则略差,处于dm量级;GLONASS铯钟的钟差精度与GPS铯钟的钟差精度均处于dm量级;Galileo IOV氢钟的钟差精度与GPSBLOCK IIF铷钟精度相当,均属于精度最高的卫星钟。另外,相同类型卫星钟的钟差精度基本一致,且变化幅度较小。2.利用MGEX精密钟差产品,对GNSS四个系统的在轨卫星钟性能进行了评估,分别计算了频率准确度、日漂移率与天稳定度。结果表明,GPS BLOCK IIF铷钟与Galileo IOV氢钟的综合性能最优,而同类型卫星钟的性能基本一致。BDS卫星钟的平均频率准确度在2.26×10-11量级,日频率漂移率在6.69×10-14量级,天稳定度在5.20×10-14量级;其频率准确度比其他系统低了一个数量级,MEO铷钟的日频漂与GPS铷钟相当,IGSO与GEO铷钟略差,BDS铷钟天稳定度与GPS BLOCK IIR铷钟相当,BDS MEO卫星钟的各项性能均优于GEO与IGSO卫星钟。此外,铷钟与氢钟的性能总体上优于铯钟。3.使用常用的多项式模型、灰色模型与ARIMA模型三种钟差模型,进行了短期(1天)与中长期(7天、15天与30天)的预报,三种钟差预报模型其短期预报精度基本相当,但是对比统计三种模型拟合与预报的RMS,ARIMA模型预报的准确性和稳定性要优于其它两种模型,本文认为其对钟差的短期预报效果最优。相比多项式模型与ARIMA模型,灰色模型在多数情况下更适合进行钟差的中长期预报。4.钟差获取会引入系统噪声,通过分析法与实测法分别对不同钟差获取方法的系统噪声进行分析。针对最常用的ODTS钟差获取方式,通过研究接入高精度原子钟的地面站钟差数据,定量计算出了ODTS系统噪声的影响水平,计算结果表明:IGS提供的精密钟差产品中的ODTS系统噪声影响在可接受的水平,可实现对GPS星载铷钟与铯钟的可靠评估;GBM提供的精密钟差产品中的ODTS系统噪声对北斗星载氢钟的影响不可忽视,其仅可对氢钟的天稳定度进行可靠评估。本文的分析结果,采用了大量数据进行计算,可信度较高,论文成果对卫星钟性能评估有一定的参考和借鉴意义。