一种北斗二代卫星钟差的数据质量控制方法

及 钟 差序列 拟合 预报 ３ 个 方 面分 析论证 所 提方法
的有效 性 。
１ ） 钟跳 的识别 。钟跳 在原 子钟 时域稳 定 性测
量 中是 不 可 避 免 的 ， 相位 跳 变 对 应 于 频 率 峰 值 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ ０ 卜２ ５
项 目来 源 ： 国家 自然 科 学 基 金 （ ４ １ １ ０ ４ ０ ２ ２ ， ４ １ ２ ７ ４ ０ ０ ５ ， ４ １ ２ ０ ２ １ ８ ９ ， ４ １ ３ ７ ４ ０ １ ９ ，４ １ ３ ０ ４ ０ ３ ３ ，４ １ ５ ０ ４ ０ ０ ６ ） ； 宇 航 动 力 学 国家 重 点 实 验 室 开放 基 金
１ ． １ 常 规 质 量 控 制 方 法
目前 对 Ｇ Ｐ Ｓ系 统 的星 载钟 差序 列 研究 较 多 ，
其常用 的数 据质 量控 制 内容 主要包 括 相频 数据 的 转换 、 数据绘 图分析 、 数据跳变 、 间断 的处理 以及 粗
差 的处理 。相关 文献 给 出了处 理不 合格 钟差 序 列
种 钟 差 质 量 控 制 策 略 可 以显 著 提 高北 斗 钟 差 序 列信 息提 取 的 准 确性 以及 钟 差 预报 精度 。
关 键 词 ：北斗 卫 星钟 差 ； 数据质量控制 ； 钟跳； 粗 差探 测 ； 钟 差 预 报
中图分类号 ： Ｐ ２ ２ ８
文 献 标 识 码 ：Ａ
原 子 钟 是 导 航 信 号 形 成 和 系 统 测 距 的星 上 时 间基 准 ， 其 性 能 直 接 决 定 用 户 的 导 航 定 位 精 度 。北 斗 二 代 在 轨 卫 星 搭 载 国产 铷 钟 ， 其 精 度 和稳定性相对差 于 Ｇ Ｐ Ｓ和 Ｇａ ｌ ｉ ｌ ｅ ｏ ， 因 此 开 展 北 斗 系 统 星 载钟 的 数 据 质 量 控 制 方 法 研 究 对 提 高 北 斗 导 航 系统 定 位性 能 具 有 重要 价 值 ］ 。 目前
出现钟 跳 、 粗差 和 数 据 中 断 的 频 率 较 高 ， 需 要 对
适 用 。但 由于北斗星载钟差序 列 中同时 出现钟 跳 、
粗差、 中断等 异常 的频 率较 高 ， 仅 依 照适用 于 Ｇ Ｐ Ｓ
卫 星钟差序列 处 理 的单一 质量 控制 方法 不 能有 效 控制北 斗卫星钟 差序列 的质量 ， 因此 本文提 出北 斗 二代卫 星钟差 的数据 质量控制方案 。 １ ． ２ 北 斗二 代钟 差 的数 据质 量控 制方 法 北 斗卫 星钟 差 的数 据质 量控制 主要 包括 ３个 方面： 钟 跳 的识 别 、 异 常数 据 和粗 差 的剔 除 、 缺 失 数据 的插 补 。
的具体方法口 ¨ ］ ， 但大都是 针对特殊典 型情况进 行
的单一方 法研 究 。对 于 Ｇ Ｐ Ｓ卫 星钟 差 序列 ， 同时 出现多个异 常现象 的几率较 小 ， 因此单 一方法 对其
性 能研 究 的 前 提 ， 其 对 于 卫 星 钟 差 的 建 模 与 预 报 至关 重 要 。 由于 我 国 的北 斗 二 代 卫 星 系 统 属 于 起始 运 行 阶段 ， 卫 星钟差序列并不 十分稳定 ，
一
种 北 斗 二 代 卫 星钟 差 的 数 据质 量 控 制 方 法
田 婕 黄 观 文 王 利 张 勤。 刘 五 杰
１ 国家 测 绘 地 理 信 息 局 大 地 测量 数 据处 理 中心 ， 西安市友谊东路 ３ ３ ４号 ， ７ １ ０ ０ ５ ４ ２ 长安大学地质工程与测绘学院 ， 西安 市雁 塔 路 １ ２ ６号 ， ７ １ ０ ０ ５ ４ ３ 西 部 矿 产 资 源 与 地 质 工 程 教 育部 重 点 实验 室 ， 西安 市 雁 塔 路 １ ２ ６号 ， ７ １ ０ ０ ５ ４ ４ 地理信息工程国家重点实验室， 西 安 市雁 塔 路 中段 １号 ， ７ １ ０ ０ ５ ４ ５ 中铁 隧 道 勘 察 设 计 院 有 限 公 司 ， 天 津市 河北 大街 １ 号， ３ ０ ０ １ ３ ３
第 ３ ７卷 第 ２期 ２ Ｏ １ ７年 ２月
大 地 测 量 ｏ ｆ Ｇｅ ｏ ｄ ｅ ｓ ｙ ａ ｎ ｄ Ｇｅ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ７ Ｎｏ ． ２
Ｆｅ ｂ．， ２ ０１ ７
文章编号 ： １ ６ ７ １ ～ ５ ９ ４ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — ０ ２ １ ５ — ０ ６
已有 的 钟差 研 究 成 果 主 要 集 中 在 卫 星 钟 差 的 建 模 和 预 报方 面 ， 涉及 数据质量控制 的研究较少 ， 且 大 部 分 成 果 均 是 针 对 ＧＰ Ｓ钟 差 序 列 的 研 究＿ ３ ］ 。钟 差 序列 的数 据 质量 控 制 是后 续 卫 星 钟
１ 卫 星钟 差 数 据 质 量 控 制 方 法
摘 要 ：考虑 北 斗 二代 卫 星 长 期 钟 差 序 列 中存 在 的 钟 跳 、 粗差及数 据缺 失现 象， 提 出 一 种 钟 差 序 列 的 数 据 质 量控 制 方 法 。利 用 频 率 序 列 识 别 钟 跳 ， 采 用 阈 值 法 进 行 异 常 数 据 段 剔 除 以及 结 合 ＭＡ Ｄ和 Ｂ ａ ａ ｒ ｄ ａ数 据 探 测 法 共 同 进行 粗 差探 测 与 剔 除 ， 再 利 用 线 性 内插 对 缺 失 数 据 进 行 插 补 ， 得 到 干 净 的钟 差序 列 。 实 测数 据 表 明 ， 这
其数据质 量进行严 格控 制 ， 从 而 保 障 其 钟 差 性 能 和精 度 Ｄ ｄ ｏ ］ 。
本文结 合 北斗 钟 差 序 列 的 特点 和规 律 ， 提 出
一
种综 合考 虑 钟跳 、 粗差 和数 据 中断 异 常 的 数据
质量 控制 方法 ， 并从 粗差 剔 除效果 、 周 期项 探测 以