星间频差测量方法及地面验证

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1、研究与探讨星星星间间间频频频差差差测测测量量量方方方法法法及及及地地地面面面验验验证证证王崇羽陆波袁媛（航天东方红卫星有限公司，北京，10094）文摘：介绍编队飞行的小卫星星间频差的产生机理，分析星上时差测量的方法和误差，提出一种简便易行的星间频差地面测量系统，阐明系统的硬件组成和软件设计，以便于小卫星星座整星测试中星间频差的验证。关键词：卫星定位；星间频差；频差测量；测试验证。近年来，随着小卫星技术的快速发展，出现星间时钟频差的测量和验证，可以对星上频差测了一种多颗小卫星的编队形式，它利用卫星间的量结果进行准确评估

2、，这是型号任务成功的基础相互协作，具有了大卫星的功能。这种多颗小卫条件。星的编队形式具有成本低、开发周期短等优点。1星间频差的形成小卫星编队飞行中，为了实现卫星间的协同工作，需要对卫星之间的状态信息进行观测。星间某小卫星星座的星上时间系统主要分为星务相对距离的测量是卫星之间的一个重要观测量，时间、高精度时间。其中，星务时间与以往卫星获取卫星之间的距离，以便实现距离信息的交的星时概念相同，为程控指令提供时间参考。高换，并对卫星进行精确定位。精度时间为本型号特有，由时间管理单元提供，在星间测距技术实现中，为了达到高精度的

3、主要用于：供给应答机做星地频差测量；供给测量结果，通常需要星座采用统一的时间频率系GPS和星间链路做差分运算，计算星间频差；供统。星间频差是编队卫星统一时间频率系统的一给载荷，供其使用。个重要参数，在整星测试中验证星间频差的正确1.1星上时间生成性至关重要。高精度时间频率系统为星座中的各小卫星星座的系统时钟是由卫星上的原子钟个卫星提供统一的时间基准，以满足卫星载荷的统计处理形成的，它是一种系统意义上的虚拟时各项任务需求。钟。铷钟为星上的时间管理单元提供10MHz的时间同步就是把各卫星时间对齐，使各卫星频率基准，而时间

4、管理单元作为高精度时间的提在同一时刻具有相同的时间计量值。在高精度应供者，以铷钟输出的10MHz基准时钟为计时单用领域现在都是采用原子时来计时。虽然原子频位标准生成秒脉冲（1PPS），连同分频产生的标的准确度和稳定度相对较高，但时间累积误差10MHz和滤波计算出的高精度时间一起输出，供对于高精度时间同步来说仍然是需要考虑的。高星上其他设备对时，形成星上时间。星上时间以精度时间同步除了需要时间同步以外，也需要频脉冲数累计，其最小单位为100ns。输出秒脉冲率同步。因此，星间时钟频差的测量，以及在整表示整秒时刻，秒计数值

5、通过CAN总线广播到星测试中星间频差的验证具有重要的意义。通过星上其他各分系统。-4-《航天标准化》2016年第1期NASA宇航材料标准体系简析·陈强/林海波/张兴超等星间频差测量方法及地面验证·王崇羽/陆波/袁媛表1NASA制定的部分材料标准1.2星间频差的产生频率稳定度有时域稳定度和频域稳定度之序号标准号版次发布日期名称星载铷钟作为小卫星时钟基准的提供者，其分。通常用阿仑方差来表征时域稳定度，用瞬时本级标准频标的振荡周期不可能保持恒久不变，它会发生相对频偏的功率密度来表征频域稳定度。频域稳1NASA-STD-60

6、01B2011-08-26易燃性、出气性与相容性要求及测试程序系统变化和随机变化。我们将主星与副星之间的定度的大小与采样时间的长短有关。2NASA-HDBK-6007A2013-12-02先进陶瓷试样与部件用推荐性材料去除工艺手册时钟频率差定义为星间频差，频差方程为Δf=fa-编队飞行的小卫星有各自不同的时钟基准，3NASA-STD-60122012-03-08空间飞行硬件的腐蚀保护fb，铷钟的技术指标主要由3个因素所制约———必然带来星间时钟之间的频率差，即各小卫星之4NASA-STD-60162008-07-11

7、航天器材料与工艺要求频率准确度、频率漂移率和频率稳定度。间的频差。频差主要受以上3个指标的影响，因5NASA-HDBK-60252014-04-24NASA飞行应用中的钛合金规格与认证指南发射器结构、设备与地面保障设备用碳钢、不锈钢与铝材a）频率准确度，频率准确度表示实际振荡此两钟之间的频差方程可由以上3个指标参数来6NASA-STD-5008B2011-03-18的保护涂层频率偏离标称值的程度，它同时也反映了实际振表示。由于频率稳定度是与采样时间有关的，当各中心标准荡周期偏离标称振荡周期的程度。频率准确度A采样时间

8、较长时，稳定度对频差的影响可以忽略1MSFC-STD-1051971-04-02合成橡胶老化控制可由式（1）表示：不计，见式（3）。星上通常使用相对频率准确度2MSFC-STD-506C1997-06-11标准材料与过程控制A=fx-f0（1）定义两星之间的频率差，即两星频率差与主星频3MSFC-STD-5091972-10-16润滑剂选用f0