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《基于Kalman濾波器的衛(wèi)星鐘實(shí)時(shí)異常監(jiān)測算法.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2011年10月第31卷第5期宇航計(jì)測技術(shù)JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementOct．，2011V01．31．No．5文章編號(hào)：1000—7202(2011)05—0006—06中圖分類號(hào)：P228．41，TM935．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A基于Kalman濾波器的衛(wèi)星鐘實(shí)時(shí)異常監(jiān)測算法黃新明龔航朱祥維歐鋼(國防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院衛(wèi)星導(dǎo)航研發(fā)中心，長沙410073)摘要基于衛(wèi)星鐘鐘差的Kalman濾波器模型，提出了一種衛(wèi)星鐘實(shí)時(shí)異常監(jiān)測算法，對算法原理進(jìn)行了
2、討論，并利用IGS精密鐘差數(shù)據(jù)，對算法進(jìn)行了性能驗(yàn)證。結(jié)果表明：該算法對衛(wèi)星鐘的異常情況(包括單點(diǎn)相位跳變與連續(xù)相位跳變)可以進(jìn)行有效監(jiān)測，同時(shí)還可以完成異常數(shù)據(jù)的剔除與替換，并且具有較小的替換誤差。該算法具有顯著的實(shí)時(shí)性，可以應(yīng)用于星載原子鐘的實(shí)時(shí)異常監(jiān)測中。關(guān)鍵詞衛(wèi)星鐘Kalman濾波器實(shí)時(shí)異常監(jiān)測鐘差模型完好性監(jiān)測AReal—-TimeAnomalyMonitoringAlgorithmforSatelliteClockBasedonKalmanFilterHUANGXin·-ruingGONGHan
3、gZHUXiang··weiOUGang(SatelliteNavigationR&DCenter，SchoolofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073)AbstractInthispaper，areal—timesatelliteclockanomalymonitoringalgorithmisproposed，whichisbasedonKalmanfiltermodelo
4、fsatelliteclockoffset．Principlesofthenewalgorithmaledis-cussedandtheperformanceisverifiedusingtheIGSobservationclockoffsetdata．Theresultsshowthatthenewalgorithmhaveaperfectperformanceofdetectingthesatelliteclockanomalyinbothsinglepointphasejumpandcontinuou
5、sphasejump．Atthesametime，itcanalsoeliminateandreplacetheanomalydata，andthereplacederrorisnegligible．Inaddition，thenewalgorithmpossessesanobviouspropertyofreal-timedetecting，whichcanbeappliedtoreal—timeanomalymonitoringofsatelliteclock．KeywordsSatellitecloc
6、kKalmanfilterReal-timeanomalymonitoringClockoffsetmodelIntegritymonitoring1引言衛(wèi)星鐘廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及綜合原子時(shí)系統(tǒng)等需要建立高精度時(shí)間基準(zhǔn)的系統(tǒng)中，基于系統(tǒng)的完好性，這些系統(tǒng)均需要對原子鐘進(jìn)行異常監(jiān)測。對衛(wèi)星鐘進(jìn)行異常檢測或監(jiān)測的方法很多，其中文獻(xiàn)[1]總結(jié)了多種用于衛(wèi)星鐘監(jiān)測的算法，包括基于滑動(dòng)窗的最小二乘擬合算法、動(dòng)態(tài)Allan方差法以及平均滑動(dòng)濾波算法。這些算法均能針對不同的衛(wèi)星鐘異常情況實(shí)施監(jiān)測，但它們的實(shí)時(shí)性對一
7、些特殊的應(yīng)用場合還很難滿足要求，如對提供實(shí)時(shí)定位服務(wù)的GNSS系統(tǒng)，需要對各顆衛(wèi)星上的星載原子鐘實(shí)行實(shí)時(shí)異常監(jiān)測。本文在對星載原子鐘鐘差進(jìn)行Kalman濾波器建模的基礎(chǔ)上，提出了一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測的衛(wèi)星鐘異常監(jiān)測算法。通過對IGS精密鐘差數(shù)據(jù)加入異常數(shù)據(jù)來模擬異常情況，對這種算法進(jìn)行了驗(yàn)證與分析。第5期基于Kalman濾波器的衛(wèi)星鐘實(shí)時(shí)異常監(jiān)測算法·．7·2基于Kalman濾波器的衛(wèi)星鐘實(shí)時(shí)異常監(jiān)測算法衛(wèi)星鐘的異常監(jiān)測需要對衛(wèi)星鐘鐘差進(jìn)行較為準(zhǔn)確的建模。衛(wèi)星鐘差模型有很多種，常用的有二階多項(xiàng)式模型、灰色模型、K
8、alman濾波器模型等。其中，二階多項(xiàng)式模型和灰色模型均未對鐘差的隨機(jī)誤差進(jìn)行必要的考慮，而Kalman濾波器模型對鐘差中的系統(tǒng)偏差和隨機(jī)誤差都進(jìn)行了考慮，可以得到更準(zhǔn)確的鐘差模型。另外，Kalman濾波器具有實(shí)時(shí)性，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星鐘的實(shí)時(shí)監(jiān)測一J。下面將給出衛(wèi)星鐘鐘差的Kalman濾波器模型，然后在其基礎(chǔ)上構(gòu)建本文提出的衛(wèi)星鐘實(shí)時(shí)異常監(jiān)測算法。2．1衛(wèi)星鐘鐘差的Kalman濾波器模型對于衛(wèi)星鐘鐘差的Kalman濾
