翟 浩，廉吉庆

(1.兰州空间技术物理研究所，兰州 730000；2.北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100083;3.真空技术与物理重点实验室，兰州 730000)

0 引言

目前，所有的全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)都有类似的架构，由美国全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的设计者首创。GNSS是以时间测量为基础的系统，利用到达时间(Time of Arrival，TOA)测距的原理确定用户的位置。星载原子钟作为卫星导航系统上的时间基准与关键设备，是卫星导航系统的关键核心技术[1]。卫星装备高精度原子钟，并与地面控制段的原子钟同步，建立起导航卫星的精密时间，该精密时间也是基于精密测距定位技术的基础。主控站设有基准钟和守时钟，是卫星导航系统的时间基准，监测站也设有原子钟，与主控站原子钟同步，星载原子钟与地面控制段同步。

导航定位精度是卫星导航系统的主要技术指标。影响导航定位精度的因素很多，其中原子钟的性能指标和系统时间同步精度是重要影响因素之一，对此影响进行理论分析并给出GPS的工程验证结果，可以为GNSS的管理运行和卫星导航系统未来原子钟技术的发展与选择提供参考。

美国波音公司的研究人员针对影响URE的主要因素进行了定量分析，如图1所示[3-4]。主要的几种影响因素包括：地面控制段(Control Segment)误差、原子钟(Frequency Standard)误差、卫星群延迟(Space Vehicle Group Delay)误差、卫星加速度(Space Vehicle Acceleration)误差和星上频率综合器(Frequency Synthesizer)误差。其中频率综合器由一个10.23MHz的压控晶振(Voltage-Controlled Oscillator，VCO)和一个锁相环(Phase Locked Loop，PLL)电路组成，PLL将VCO输出的10.23MHz信号进行2329分频后，与铷钟输出的13.4MHz信号的3051分频通过鉴相锁定，实现导航卫星所用时钟信号的稳定输出。……