中文摘要：

导航星座自主导航是新一代卫星导航系统研究的热门课题。本项目基于星间双向测距观测量，对导航卫星自主守时技术进行系统研究，结合抗差估计理论、自适应动态定位理论、原子钟时频特性理论，提出一套导航卫星自主守时新方法。该方法将有效控制双向测距观测量中的各类异常误差和系统误差的不利影响，并自适应地平衡卫星钟状态信息和观测信息在守时中的贡献。针对卫星钟长期预报这一关键技术，首先分离出实验室环境下原子钟的低频噪声分量和系统变化分量，研究原子钟本身的预报特性；分析影响卫星钟预报特性的测量系统噪声、有效载荷传播延迟以及温度、辐射等环境因素，并研究其影响规律。重点研究广播星历钟差预报方法，在不增加算法复杂性的前题下提高时间预报精度。基于星间双向测距的导航卫星自主守时技术将为我国未来全球星座的自主运行奠定基础。同时对对地观测、航天遥感等天基应用系统的发展具有重要的理论意义和实际意义。

结论摘要：

导航卫星自主导航是新一代卫星导航系统尤其是北斗全球系统研究的热门课题。本项目基于导航系统测距观测值和星载原子钟数据，对导航卫星自主守时和星载钟技术进行了系统研究，结合抗差估计理论、自适应理论、原子钟时频特性理论，提出了一套导航卫星自适应自主守时理论体系，并开发了一套软件。在系统误差、异常误差对自主守时的影响及其质量控制方面，研究利用GPS精密钟差作为卫星钟差真值，采用可见即可视模式仿真了北斗全球系统24颗卫星之间的星间双向观测数据；研究提出了新型的基于开窗取样的分类因子抗差自适应钟差算法，该算法解决了一维钟差序列难以直接进行抗差自适应估计问题；设计了GNSS星载原子钟状态监测和质量评估技术路线,利用精密钟差产品研究了GPS、BDS、GLONASS、Galileo星载钟长期变化规律。在自适应自主守时技术方面，推导了基于哈达玛总方差的Kalman滤波方程；研究提出了顾及噪声类型的分类因子抗差自适应滤波算法，进一步提高了钟差参数估计精度和可靠性；在卫星钟长期预报理论模型与算法方面，研究提出了抗差最小二乘估计与滑动自回归模型相结合的两步钟差预报算法，该算法100天的实时钟差预报精度可达34ns；深入研究了基于能量谱噪声的钟差长期预报问题，得出一个重要结论对于任意预报时间，存在一个最优拟合时间，使得预报值标准偏差最小，这为卫星钟预报方案的制定提供了理论依据。在改进的广播钟差预报研究方面，研究提出了改进的自适应实时钟差预报模型，该模型在处理周期项误差、自适应钟差模型选择、起点偏差以及随机模型调整等方面提出了新的处理策略，实时预报6小时的钟差精度优于0.55ns，优于IGU-P实时钟差产品精度；提出了在用户终端上利用融合PPP模型结合不同类型IGS产品进行GNSS时差监测的新方法。在精密授时与时间同步方面，针对天跳变现象，构建了一种基于参数先验贝叶斯估计的连续时频传递算法；提出了一种基于单差模式连续载波相位时间传递算法，该算法能够较好地削弱两测站间的共视误差，可达到与IGS标称精度相当的时间同步精度。在北斗高精度测量及其完好性方面，提出了一种基于参数等价约化原理的自适应GNSS融合PPP算法；重点研究了北斗载波相位实时差分定位、北斗静态测量的核心算法，解决了北斗三频模糊度快速解算、北斗三频周跳探测与修复等关键技术，并首次用实测数据验证了北斗三频信号在高精度测量领域的优势。