一直以来国际导航卫星学术界都在被一个奇怪的现象所迷惑：星载原子时钟在轨运行时周期性地出现时域频率稳定度的突变，形成一个星钟频谱在阿伦方差曲线上的“鼓包”现象。但若把星载原子时钟放回到地面，这个鼓包又神秘地消失了。GPS卫星有这个现象，Glonass、Galileo和北斗无一例外都有这种现象。

　　卫星钟是导航卫星的“心脏”，其频率稳定度、准确度、漂移率等在轨性能指标直接影响载波、伪码等导航信号的生成质量和卫星钟差参数精度，进而影响到导航接收机的定位精度。北京卫星导航中心韩春好研究员带领的科研团队经过4年的技术攻关，终于解开了星钟频谱的“鼓包”之谜。研究团队发现：卫星钟上天后，卫星钟的时钟频率受到了相对论效应的影响，频率稳定度发生了周期性的变化，变化周期与卫星轨道周期相当，带给卫星钟稳定度的变量约在1E-13量级（与具体的轨道设计有关），由此造成阿伦方差曲线“鼓包”现象。卫星在轨运行所产生的相对论效应，使得在地面上接收到的时钟频率出现了不稳定性。

　　相对论效应是一种自然现象，它对空天环境中卫星钟信号相对于地球空间产生的频谱不稳定性是无法消除的。研究团队在这项研究成果的基础上，建立了相对论框架下的原子钟评估模型，采用这个模型评估星钟时频稳定性，即可剔除“鼓包”假象，从而推导出星钟真实的时频特性。他们已经运用这个评估模型对北斗在轨卫星的多个原子钟进行了频率稳定性评估，获取到高精确度的数据。同时结合他们取得的另一项科研成果——测量噪声与钟噪声分离方法，成功地将构成星地钟差值的测量噪声与原子钟噪声分离出来，在扣除相对论效应的“鼓包”项和测量噪声项后，提取出了高纯度的原子钟噪声值。韩春好团队获取的北斗星载原子钟在轨频率稳定度评估结果，万秒稳在5.5～9.0×10^-14，天稳在2.5～9.4×10^-14。这个结果与地面真空测试结果具有高度一致性。

　　对比国外GNSS卫星钟评估技术和结果，该研究成果具有独创性。所建立的星地上下行伪距独立求解钟差模式从技术体制角度看优于GPS/GALILEO的联合解算模式。实现的卫星钟评估能力水平与国外相当，成功解决了相对论效应周期项对频率稳定度影响的问题，较好地解决了卫星钟短期稳定度的综合评估问题，形成了完整的卫星钟性能评估体系。现在，这项研究成果已经转化到系统工程应用中，实现了对北斗卫星钟工作状态的连续监测，对北斗卫星导航系统的正常运行发挥着重要的作用。此外，课题取得的成果在卫星钟和卫星载荷研制单位得到了良好的应用，为卫星钟计量测试、卫星钟研制、卫星载荷设计等提供了有效的成果依据和数据基础。