[发明专利]一种基于滑动窗口的GNSS卫星钟实时噪声分析方法

说明书

本发明公开了一种基于滑动窗口的GNSS卫星钟实时噪声分析方法，获取实时卫星钟差；通过历元间差分将所述实时卫星钟差转化为频率序列，然后采用中位数法对实时卫星钟差进行粗差探测，将存在粗差的历元线性内插补齐；基于预设的窗口，对卫星钟差逐历元进行滑动采样；求解幂律谱指数；依据幂律谱指数和噪声类型之间的对应关系，获得对应的卫星钟噪声。本发明通过滑动窗口进行重叠采样，最大限度的利用现有数据，有效解决采样点的数量大于30的限制，可以有效解决模型本身的不稳定性带来的局部跳变和频繁的波动现象，进而能更准确的分析卫星钟的噪声类型。

技术领域

本发明涉及星载原子钟噪声分析领域，尤其涉及一种基于滑动窗口的GNSS卫星钟实时噪声分析方法。

背景技术

星载原子钟作为 GNSS卫星的重要载荷，是导航系统中决定星上时间基准的核心部分，其性能直接决定导航系统的服务水平。星载原子钟噪声作为时频特性的重要指标，对卫星导航系统的发展起着重要的推动作用。确定影响原子钟性能主要噪声对导航系统组合定权中建立准确的随机模型，以及钟差预报都有重要的作用。

当前的噪声分析工作主要集中于斜率法、B1偏差因子法和lag 1自相关函数法。然而斜率法需通过稳定性和平滑时间的线性图分段拟合得到概略噪声类型，同时B1偏差因子法无法准确辨识调相闪烁噪声和调相白噪声，lag 1自相关函数法存在采样节点数量的限制。而且大多数都是集中在事后进行分析，无法满足实时的卫星钟噪声分析的需求。

发明内容

本发明主要目的在于：提供一种基于滑动窗口的GNSS卫星钟实时噪声分析方法，更准确的分析卫星钟的噪声类型。

本发明所采用的技术方案是：一种基于滑动窗口的GNSS卫星钟实时噪声分析方法，包括以下步骤：

S1、获取实时卫星钟差：

基于实时SSR信息解码恢复卫星钟差，然后基于广播星历与卫星钟差改正数恢复精密卫星钟差，作为最终的实时卫星钟差；

S2、卫星钟差数据预处理：

通过历元间差分将所述实时卫星钟差转化为频率序列，然后采用中位数法对实时卫星钟差进行粗差探测，将存在粗差的历元线性内插补齐，得到预处理后的卫星钟差；

S3、滑动窗口采样：

预设滑动窗口，基于预设的窗口，对预处理后的卫星钟差，逐历元进行滑动采样；

S4、求解幂律谱指数：

构建噪声的幂率谱模型；

通过滑动采样中相邻时间序列相关关系，建立自相关函数，得到自相关系数；

结合自相关系数联合幂率谱模型构建lag1模型，通过自相关系数和离散序列的方差判定平稳状态；当所述方差满足预设范围，则判定是平稳噪声过程，得到平稳参数；若所述方差不满足预设范围，则对时间序列相邻历元做差分处理得到差分序列，然后根据差分序列再次计算自相关系数，以此循环进行，直到所述方差满足预设范围，然后得到带有差分阶数的平稳参数；

根据平稳参数和幂律谱指数之间的关系，求解幂律谱指数；

S5、确定卫星钟噪声：

依据幂律谱指数和噪声类型之间的对应关系，获得对应的卫星钟噪声。

按上述方案，所述的S1具体包括：

获取广播星历和实时SSR信息，解码实时SSR信息恢复卫星钟差，然后按以下方法恢复精密卫星钟差：

；

其中，为与SSR卫星钟差改正数匹配的广播星历计算的卫星钟差；为最终的实时卫星钟差；c为光速；为基于SSR卫星钟差信息的卫星钟差改正值，其具体计算方式如下所示：