深空测速有三种模式：单向测速、双向测速、三向测速。导致其测速误差的因素主要区别是：单向测速时，深空探测器上的短稳要引入测速误差，由于深空探测器上应答机频率源的短稳比深空站氢钟的短稳差1~2个数量级，这项误差成为单向测速的主要误差项；三向测速中，主站、副站的短稳均会引起测速随机误差，其次，主站、副站间频率不一致也会带来测速误差，这项是测速的系统误差。

双向测速误差

双向测速中，目标的多普勒变化动态会引起锁相环跟踪动态滞后带来测速系统误差，由于采用三阶锁相环，锁相环稳态相差为0。因此，双向测速只有测速随机误差。

1）时标不准确性造成的测速误差

速度测量结果包括速度值和时标两部分，测控站的时间和标准时间之间存在的误差会造成测速误差，时间偏差造成的测速偏差为

式中　——目标加速度（m/s²）；

ΔT——时标偏差（s）。

按照月球探测器的最大加速度250m/s²计算，1μs时标误差造成的测速误差为0.25mm/s。该项误差对测速造成的影响较小。

2）地面接收机热噪声引入的测速误差

由地面接收机热噪声引入的测速误差可以表示为

式中　f——载波频率；

ΔT——积分时间；

B_n——环路单边等效噪声带宽；

C/N₀——输入载噪比。

3）频率不稳定性引入的测速误差

当地面与深空目标的往返光行时小于1000s时，时钟的不稳定性引入的测速误差为

当往返光传输时间在1000s至12h之间时，时钟的不稳定性引入的测速误差近似为

式中　σ_A（τ）——时间τ内的阿仑方差；

M——往返光行时与采样间隔时间的比值。

氢钟在1000s时的阿伦方差典型值为2×10^-15，在10亿 km测控距离上，时钟不稳定性引起的测速误差为=1.3×10^-3mm/s。

因此，高精度氢钟的应用有利于减小在较长往返光延迟条件下时钟不稳定性引入的测速误差。

4）接收信道相位噪声引起载波环路输出相位抖动引入的测速误差

对于窄带锁相环，还必须考虑接收信道相位噪声引起相位抖动。S频段接收信道在1Hz处的最高相噪为-66dBc/Hz，X频段接收信道在1Hz处的最高相噪为-54dBc/Hz。

接收信道相位噪声引起相位抖动为

式中　Φ_n0——相噪引起的等效相位白噪声。

环路输出相位抖动引入的测速误差为

单向测速误差

1）单向测速系统误差

据CCSDS建议“对B类任务（深空任务）要求，对任何长于100s时间间隔的应答机，本振长期稳定性应优于2×10^-12”，这项频率的不准确性带来测速系统误差为

根据建议，2×10^-12长稳带来0.6mm/s的测速误差。

2）单向测速随机误差

单向测速的随机误差比双向测速多了深空应答机短稳引起的误差项，由于深空应答机的短稳比深空站短稳低1~2个数量级，因此，单向测速中，深空应答机短稳引起的测速误差是主要误差项。

三向测速误差

1）三向测速系统误差

在深空三向测速中，主站、副站采用共视GPS来处理站间的频率偏差。由于两个深空站本身配置的氢钟其频率准确度、短稳、长稳相对较高（10^-3量级），因此利用共视GPS数据进行平滑处理测出站间的频率偏差时，最初需要24h的数据来进行平滑处理，一经处理得到准确的数据后，可以每隔13min给出一个站间频率偏差结果。利用这个站间频率偏差可以扣除因站间频率偏差带来的三向测速误差，从而提高三向测速精度。

经数据平滑处理后，站间频率同步精度可以达到10^-12量级，即Δf/f=5×10^-12，则站间频率偏差引入的测速误差为1.5mm/s。

2）三向测速随机误差

三向测速中，作为发射上行信号的主站本振的短稳也会引起测速随机误差。该项误差大小与双向测速中短稳引起的测速误差相同。