雷 雨， 赵丹宁

(1.西安邮电大学 计算机学院，陕西 西安 710121；2. 宝鸡文理学院 电子电气工程学院, 陕西 宝鸡 721016)

1 引 言

星载原子钟是卫星导航系统的主要有效载荷，其功能是产生与保持导航卫星的时间基准，被誉为导航系统的“心脏”[1～3]，其性能影响着导航系统的定位与授时性能，故星载原子钟性能的提升对导航系统的服务提高起着至关重要的作用。GPS卫星配置不同数量的铷钟、铯钟，其中一台作为主钟，其余作为备用，如早期的Block IIA卫星上配置2台铷钟与2台铯钟，Block IIR卫星上配置3台铷钟与1台铯钟。随着GPS现代化革新进程的不断进行，GPS也不断升级星载原子钟，新型增强型铷钟加装了物理封装，稳定度与可靠性得到较大提高，Block IIR-M与IIF现代化卫星搭载了这种新型铷钟[4]。星载原子钟性能分析分为地面测试和在轨评估，其中，星载原子钟在轨性能评估对于系统完好性监测[5～7]、系统性能评估[8,9]以及卫星钟差估计[10]、预报[11,12]等方面具有极其重要的作用。

当前GPS星座由8颗Block IIR卫星、7颗Block IIR-M卫星、12颗Block IIF卫星和最新发射的4颗新型Block IIIA卫星构成，绝大部分卫星使用铷钟作为主钟。针对GPS星载原子钟性能评估，国内外学者进行了大量分析[13～15]，但这些工作大多是针对Block IIR、Block IIR-M和已经退役的Block IIA卫星钟进行分析和评估，而对于Block IIF和最新发射的新型Block IIIA现代化卫星的星载原子钟分析和评估的研究相对较少，缺少对GPS在轨卫星钟的全面分析和评估。

GPS目前正处于后现代化阶段，开展GPS星载原子钟在轨性能分析对于掌握与评估原子钟性能与运行状况具有非常重要的实际意义。……