第44章：近地航天器多频链路路径红移的昼夜差检验

目录 ／ 附录-预测和证伪

一、【一句话目标】
在统一时标/频标与源端定标前提下，利用近地航天器—地面台站的一/二程多频链路，在充分剥离多径/电离层/对流层/器件热态等已知项后，检验路径红移残差是否存在稳定的昼—夜差（幅度与符号可预报、跨频非色散、跨站/跨管线可复现）。若残差随频率呈色散缩放、对口径高度敏感或在复测与留出样本中不复现，则否证。

二、【要测什么】

• 昼—夜差一致性指数（文字化分级）
  在共同带通/共同时标/共同对齐后，对一程与二程链路的频偏/群时延/相位残差提取常项与缓斜率，在日侧弧段与夜侧弧段分别估计，给出强/中/弱；上抬/下压；稳定/不稳定分级，并在航天器（轨道类型×高度）× 频段（S/X/Ka 等）× 台站/管线 × 太阳天顶角窗的网格上标注符号与幅度稳定性。
• 非色散跨频稳健
  要求残差昼—夜差对载频与带边不敏感；若随频率呈1/f²或其它色散样式缩放，或出现带边翻向，判为电离层/色差/器件链路残留。
• 零时滞同现（跨频/跨站/跨管线）
  以单一外参时标对齐不同频段/台站/管线的时序残差，比较日侧—夜侧切换附近的零时滞峰与侧翼对比；若在同一几何窗内出现同向、同步的跃迁/平台，计为支持。
• 几何与环境剖面
  以仰角/穿刺点局地时/太阳天顶角/磁经纬/穿刺点经度分层，绘制昼—夜差平台/单调/阈值剖面；检查与总电子含量（TEC）/可降水量（PWV）/地磁活动（如 Kp/Dst）/台站海拔与温度梯度的相关性。
• 比值稳健与“整体平移、比值不变”
  验证：在电离层与对流层模板处理后，频段—频段的相对幅度/相位比保持稳定，而绝对残差呈现平滑整体平移（昼夜切换前后基线的抬/降）。
• 一/二程对消关系与端点区分
  通过一程（载钟）与二程（相干转发）的差分，区分地面端/空间端/路径段贡献；若昼—夜差在二程中仍保留而非色散，则支持路径项解释。
• 环境—结构前馈可预报性
  仅利用几何与环境层（太阳天顶角、穿刺点局地时、季节/经纬、Kp/Dst、TEC、PWV、台站温湿场、地壳张性活动日志）发布预测卡（昼—夜差的方向/量级/是否阈值式），与实测对比命中/错向/空击。

三、【怎么做】

1. 观测与设施族
   • 选取LEO/MEO/GEO各若干器：具备相干二程转发与多频一程下行（S/X/Ka/光学时频如可选）；
   • 全球多台站并行（不同纬度/经度/海拔），≥2 条独立管线（时域/频域/小波—经验模态）同步处理；
   • 连续跨昼夜弧段覆盖，单弧至少6–12 小时，跨季节与地磁活动等级重复。
2. 统一定标与去系统化
   • 频标/时标/相位链路：发布氢钟稳标、分频链、时间戳队列，统一至共同时频口径并带边留出；
   • 电离层：采用双/三频差分 + 共形 TEC 模板与GNSS 网格/掩星交叉约束，执行注入—回收以设定上限；
   • 对流层：以近地面气象/水汽辐射计/数值天气场给出湿延迟模板与映射函数留出；
   • 多径/地面射线学：台站天线场与地物图建模，设置仰角阈值/方位留出与反照项回归；
   • 器件热态与相位中心：对上变频/下变频/电缆/前端建立温度—相位/时延伴随监测，进行模板回归与留出—回填。
3. 弧段构建与窗定义
   • 以穿刺点局地时/太阳天顶角定义日侧/夜侧/晨昏窗，并设几何对照窗（高仰角/低仰角、海上/内陆、夏/冬）；
   • 对航天器 × 频段 × 台站/管线 × 窗发布昼—夜差一致性指数表与零时滞同现指数表（文字化）。
4. 分层与堆栈
   • 按轨道高度与倾角/仰角/穿刺点磁纬/TEC/PWV/Kp分层堆栈，识别平台/单调/阈值形态；
   • 方法留出（不同带通/高通/窗口/模板族）以抑制贴合偏差。
5. 前馈—盲化—仲裁
   • 前馈组仅凭几何与环境层发布昼—夜差预测卡；
   • 测量组独立输出非色散/零时滞/幅度—形态摘要；
   • 仲裁组在航天器/频段/台站/管线/窗维度统计命中/错向/空击并出具裁决。

四、【阳性/阴性对照与剥离假象】

1. 阳性对照（支持路径红移昼—夜差）
   • 同一几何窗内，多频—多站—多管线出现同向、幅度相近的非色散昼—夜差，且对带边/高通/窗口/模板族不敏感；
   • 一/二程差分显示：昼—夜差主要归因于路径段，与地面端/空间端本振漂移正交；
   • 昼—夜差随太阳天顶角/磁纬/TEC/PWV/Kp呈单调或平台关系，在晨昏/高 Kp/高 PWV出现阈值增强；
   • 预测卡命中率显著高于随机，并在留出季节/留出台站/留出航天器复现。
2. 阴性对照（反对路径红移昼—夜差）
   • 残差随频率呈1/f²或其它色散规律缩放，或与色差/TEC 模板残差/湿延迟强相关；
   • 昼—夜差仅在单频/单站/单管线/单轨道显著，或对带通/对齐/窗口/高通/模板选择高度敏感；
   • 标签置换/时间反演/方法互换/参数打乱仍“检出”，指向选择/方法偏差；
   • 在更严格的电离层/对流层约束、低仰角剔除、热态回归后信号消失，或可由多径/本振温漂/相位中心漂移复制。

五、【系统误差与对策（不超过三点）】

• 电离层快速扰动与模型外推：日侧/极区爆发扰动导致色散残差误判为路径项。对策：多频差分 + 掩星—地基 GNSS 联合、区域同化并设活动阈值留出。
• 对流层湿延迟与地物多径：低仰角下湿延迟不确定与地面反射造成昼夜假象。对策：仰角门限/方位留出、水汽辐射计约束与场景化多径回归。
• 链路热态与本振漂移耦合：白天温升引起相位/时延缓变。对策：温度—相位伴随监测、器件热模型回归、一/二程正交差分与端点互换测。

六、【执行与公开】

• 预注册：航天器与轨道类型、频段与采样、共同时频口径、非色散/零时滞/剖面形态判据、几何与环境自变量、阳性/阴性对照、排除条款与仲裁评分；
• 留出与复验：设置日/夜/晨昏窗与季节/台站/活动等级留出单元；
• 跨团队复现：互换原始载波/伪距/相位序列、时间戳日志、定标与色差文件、处理脚本，运行降采样/加噪/核变体/对齐扰动/模板族替换稳健性测试；
• 公开材料：发布预测卡、昼—夜差一致性指数表、零时滞与非色散摘要、带通/色差/电离层与对流层/采样与热态日志及关键中间产物（文字化）。

七、【成败线】

1. 支持（通过）：
   • 在**≥2 管线、≥2 台站、≥2 频段与多轨道类型/多季节中，复现非色散、零时滞同现的昼—夜差**；
   • 昼—夜差随几何与环境层呈单调/平台/阈值，且对带通/对齐/窗口/高通/模板族/仰角筛选/热态回归稳健；
   • 仲裁命中率显著超出随机，并在留出单元独立复现。
2. 否证（未通过）：
   • 结果被色散/湿延迟/多径/热态耦合主导，或在跨频段/台站/管线/轨道/季节不复现；
   • 对参数与口径高度敏感，或在留出中消失/翻向；
   • 仲裁接近随机、难以与系统/方法伪像区分。