1.一种基于空间站频率基准的北斗星载钟天基自主维持方法,其特征在于,包括:S1:通过星间链路获取空间站原子钟与各BDS-3卫星星载钟的原始钟差数据,并对预设采集周期内的所述原始钟差数据进行预处理,获得预处理后的钟差数据序列;S2:对所述预处理后的钟差数据序列进行滑动插值处理,获得连续钟差数据序列;S3:对所述连续钟差数据序列进行噪声数字化补偿,获得补偿后的钟差数据序列;S4:利用所述补偿后的钟差数据序列构建Kalman滤波器参数估计模型,并利用所述Kalman滤波器参数估计模型获得下一驾驭周期的BDS-3星载钟频率驾驭量;S5:利用所述BDS-3星载钟频率驾驭量对下一驾驭周期各BDS-3卫星星载钟进行频率驾驭操作,所述S1包括:S1.1:利用星间比对链路,获取所述空间站原子钟与每个BDS-3卫星星载钟的原始钟差数据,形成一组不连续的钟差数据序列;S1.2:当采集24h之后,采用MAD法对所述钟差数据序列中的异常值进行剔除,获得所述空间站原子钟与每个BDS-3卫星星载钟的预处理后的钟差数据序列,所述S2包括:S2.1:构建二次多项式模型: ,其中, 表示二次拟合获得的空间站原子钟与BDS-3卫星星载钟 时刻的钟差数据, a 表示空间站原子钟与BDS-3卫星星载钟的初始时刻钟差, 表示BDS-3卫星星载钟相对于空间站原子钟的频率偏差, 表示BDS-3卫星星载钟相对于空间站原子钟的频率漂移, 为 时刻BDS-3卫星星载钟相对于空间站原子钟的噪声;S2.2:利用所述二次多项式模型对所述预处理后的钟差数据序列中的不连续段进行滑动插值处理,获得连续钟差数据序列;所述S3包括:S3.1:从步骤S1中预处理后的钟差数据序列中选取首段长度不少于600s的数据段作为钟差数据样本,计算所述钟差数据样本的Allan方差;S3.2:根据所述Allan方差与功率谱噪声之间的关系,获得对应的噪声指数;S3.3:根据所述噪声指数与噪声类型的对应关系确定影响所述空间站原子钟的噪声类型,并根据所述噪声类型构建数字化噪声补偿模型;S3.4:基于所述数字化噪声补偿模型的动态补偿系数调整机制,对滑动插值处理后的连续钟差数据序列进行噪声数字化补偿,获得补偿后的钟差数据序列。
2.根据权利要求1所述的基于空间站频率基准的北斗星载钟天基自主维持方法,其特征在于,所述BDS-3卫星为BDS-3 M22卫星,根据所述噪声类型构建数字化噪声补偿模型,包括:构造一组服从正态分布的随机数 ,使得随机数方差与Allan方差的关系满足: ,其中, 表示Allan方差, 表示构造的随机数 的方差, 表示积分时间, N = / , 为采样间隔时间;根据随机数方差与Allan方差的关系,利用空间站原子钟调频白噪声的典型点的Allan方差计算结果计算随机数方差;根据所计算的随机数方差对生成的随机数 进行处理,得到一组调频白噪声相位数列;将所述调频白噪声相位数列加入滑动插值处理后的连续钟差数据序列中,获得补偿后的钟差数据序列。
3.根据权利要求2所述的基于空间站频率基准的北斗星载钟天基自主维持方法,其特征在于,根据所计算的随机数方差对生成的随机数 进行处理,得到一组调频白噪声相位数列,包括:根据所计算的随机数方差对生成的随机数 进行处理,得到一组符合空间站原子钟调频白噪声特性的频率数列 : ,其中, 表示 值相应的随机数方差, 表示 的算数平方根, 表示调频白噪声的典型点在Allan方差图上的 值;获得调频白噪声相位数列: ,其中, 表示 时刻的钟差数据对应的调频白噪声, 表示 时刻的钟差数据对应的调频白噪声。
4.根据权利要求1所述的基于空间站频率基准的北斗星载钟天基自主维持方法,其特征在于,所述S4包括:S4.1:构建Kalman滤波器参数估计模型的状态向量和测量向量,并对所述状态向量和所述测量向量的参数进行初始化,所述状态向量包括空间站原子钟与BDS-3卫星星载钟的初始时刻钟差、BDS-3卫星星载钟相对于空间站原子钟的频率偏差及频率漂移;S4.2:利用所述Kalman滤波器参数估计模型预测下一驾驭周期的空间站原子钟的状态向量;S4.3:利用下一驾驭周期的空间站原子钟的状态向量,计算BDS-3卫星星载钟下一驾驭周期的BDS-3星载钟频率驾驭量。
5.根据权利要求4所述的基于空间站频率基准的北斗星载钟天基自主维持方法,其特征在于,所述S4.1包括:将待估计的三个参数 形成所述Kalman滤波器参数估计模型的状态向量 ,即 ,其中, 分别表示空间站原子钟第 个驾驭周期的初始时刻钟差、频率偏差及频率漂移,获得所述Kalman滤波器参数估计模型从第 个驾驭周期到第 个驾驭周期的递推公式为: ,其中, 表示第 个驾驭周期, 为3×3维的状态转移矩阵, 为输入到所述Kalman滤波器参数估计模型的三维噪声, 表示第 个驾驭周期的状态向量;将测量向量 表示为: ,其中, 表示第 个驾驭周期, 为量测矩阵, 为第 个驾驭周期的白噪声;设置所述Kalman滤波器参数估计模型中的状态转移矩阵 和量测矩阵 分别为: , ,其中, 表示状态转移矩阵, 表示量测矩阵;设置状态噪声方差阵 和测量噪声方差阵 分别为: , ,其中, 为采样间隔时间, 和 分别为钟差的相位白噪声、频率白噪声、频率随机游走噪声以及测量噪声的方差。
6.根据权利要求4所述的基于空间站频率基准的北斗星载钟天基自主维持方法,其特征在于,所述S4.3包括:S4.31:依据估计得到的状态参数值,即下一驾驭周期的空间站原子钟与BDS-3卫星星载钟的初始时刻钟差、BDS-3卫星星载钟相对于空间站原子钟的频率偏差及频率漂移,获得下一驾驭周期的钟差预测值 : ,其中, 表示利用所述Kalman滤波器参数估计模型预测的状态向量, 为驾驭周期, 表示转置;S4.32:当下一驾驭周期的钟差预测值与所估计的状态向量中的频率偏差均为正值或均为负值时,计算BDS-3卫星星载钟下一驾驭周期相应的频率驾驭量 为: ,当下一驾驭周期的钟差预测值与所估计的状态向量中的频率偏差中的一个为正值,另一个为负值时,计算BDS-3卫星星载钟下一驾驭周期相应的频率驾驭量 为: ,其中, 和 分别为下一驾驭周期的频率驾驭量中相位分量和频率分量的衰减因子。