辛宁 邱乐德 张立华 丁延卫 覃政

（1 航天东方红卫星有限公司，北京 100094）

（2 中国空间技术研究院，北京 100094）

1 引言

低-低卫星跟踪卫星（SST-LL）重力测量卫星是利用卫星测量地球重力场的主要方法之一，对测绘、地震、海洋、水文、地球物理、资源勘探和军事等均有着非常重要的意义。2002年3月，美德成功发射了基于SST-LL 的“重力恢复和气候实验”（GRACE）双星，用于探测全球重力场。两颗相同的低轨卫星GRACE-A 和GRACE-B 运行在相同的轨道上，相距约200km 相互跟踪，以获得中长周期的高精度全球重力场模型及其随时间的变化。

K 频段微波测距（KBR）系统是SST-LL重力测量卫星的关键载荷，采用双频双向测量载波相位对比技术，测量两颗低轨卫星间的距离变化及其变化率，其星间距离测量精度达到10μm。KBR 系统中超稳定振荡器（USO）作为整个系统的频率基准，其输出频率稳定度直接影响到KBR 系统的测距精度；因此，要研制高精度的KBR 系统，对USO 频率稳定度及相位测量等仿真研究是不可或缺的环节。GRACE卫星USO的艾伦（Allan）方差达到2×10-13／s，而目前国内所能达到的指标一般为2×10-12／s。文献［1］研究了基于GRACE卫星的KBR 仿真系统，但其中未涉及USO噪声及锁相环相位测量方面的仿真。文献［2］研究了KBR 系统中载波相位等观测量的数学模型，但对数学模型描述不清晰，系统仿真结果精度较低。本文对KBR系统内部的USO、锁相环等关键部件进行仿真，并且利用基于卫星轨道动力学基础上的轨道模型构建仿真场景，建立了高精度观测数据仿真系统，可为我国重力测量卫星KBR 系统的设计提供仿真分析手段。……