基于大地型时频传递接收机的精密时间传递算法研究

介绍了大地型GPS时频传递接收机的特点,给出了传统GPS载波相位时间传递法与连续GPS载波相位时间传递法的算法流程,利用IGS/TAI并置站的数据进行了精密时间传递计算.     

利用RTKLIB实现GPS PPP时间比对

GPS PPP时间传递是国际权度局守时实验室最主要的高精度时间比对手段之一。介绍了GPS PPP时间比对的基本原理,利用RTKLIB实现GPS PPP时间比对,并实例分析验证了BRUX、IENG、OPMT与PTBB的时间比对结果。实验结果表明,利用RTKLIB进行时间比对的RMS为0.1～0.2 ns,天频率稳定度为1.5×10-15～2.5×10-15,时间比对结果与IGS最终钟差具有较好的一致性。      

精密时频传递技术综述

精密时间频率传递技术在当今众多领域中发挥基础支撑作用,同时也是UTC(coordinated universal time)、TAI(international atomic time)等国际时间标准建立和维持的关键技术之一。本文对3类主流的精密时频传递技术进行了研究。结果表明,卫星时频传递发展最为成熟,应用最为广泛,但同时也面临性能提升瓶颈及安全性、环境适应性等隐患;光纤时频传递利用先进的光纤传输技术,在传递性能方面具有一定的优越性,但易受环境温度等因素的影响,且在铺设范围、成本及灵活性方面存在局限性;激光时频传递利用卫星激光测距技术实现星地时钟的高精度比对,但该技术实施需要专用系统及设备,应用领域有限,目前主要应用于卫星导航系统性能增强。本文研究可为建设满足精度、稳定性、可靠性及安全性要求的国家时频体系提供参考。     

多通道时间传递接收机NTSCGPS-1的研制与测试

近20年来，GPS共视(GPS CV)技术作为一种主要技术被用于TAI时间比对。GPS时间传递接收机是进行GPSCV时间比对的主要设备。介绍了中科院国家授时中心采用Motorola VP Oncore GPS OEM板、GT200计数器研发的高精度、多通道GIPS时间传递接收机NTscGPS-1的原理和特点。并通过实际观测数据分析，认为NTSCGPS-1的观测噪声水平与其它时间传递接收机相当，并有较好的兼客性。     

GNSS载波相位时间传递关键技术与方法研究

高精度时间传递技术作为建立和保持国家标准时间的三大要素(高性能原子钟技术、时间传递技术、时间尺度算法)之一,是获取主钟时间频率驾驭量、维持高性能地方原子时TA、实现UTC溯源的重要手段和支撑,直接影响着国家标准时间的性能。GNSS载波相位时间传递技术作为一种时间传递手段具有设备成本低、测量精度高、覆盖范围广、不受距离限制等诸多优势,已成为精密时间传递领域中研究热点。然而,近年来GNSS载波相位时间传递中仍然还有诸多关键技术问题有待进一步细化和解决。     

GPS授时和GPS载波相位远程时间比对

GPS栽波相位(GPS Carrier-phase：GPS CP)在大地测量中已达到极高的精度，而在远程时间比对中的研究应用尚在起步阶段。本文介绍了我国远程时间比对的主要手段达到的精度，GPS CP远程时间比对研究现状及理论技术难点等问题。欧洲建立自己的导航定位授时系统——Galileo，我们国家也应该建立自己的卫星导航定位授时系统，发展多手段多层次的授时技术。     

利用Vondrak平滑处理PPP时间传递的随机噪声

利用精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP）获得的时间传递结果受到非模型化误差和观测噪声的影响,这些误差和噪声表现出随机噪声特性,因此,对时间传递数据进行平滑是一项非常重要的任务.将天文数据处理中广泛应用的Vondrak平滑方法应用于PPP时间传递的消噪中,采用观测误差法选取较为合理的平滑因子,并对实测数据进行平滑处理,结果表明：Vondrak平滑法可有效地滤除PPP数据的随机噪声,不仅可以提高时间传递的精确度,也能明显改善PPP时间传递所体现的频率稳定度.     

基于接收机钟差约束的精密单点定位时间传递研究

精密单点定位(PPP)技术起初主要面向定位与导航等位置应用.近年来,PPP技术逐渐成为时间传递等非定位应用的一种重要且有效的手段.如今,具有更高稳定性的氢原子钟也被越来越多的测站用来提供时间频率基准.而传统的PPP时间传递方法通常在数据处理时将接收机钟差参数视为白噪声(WN)参数进行处理,并未充分利用原子钟的高稳定特性...     

利用卫星双向时间频率传递确定重力位差和高程差

根据广义相对论,两地之间的重力位差导致两地之间时钟的运行速率差或频率差。反之,通过比对两地之间高精度时钟的守时速率之差或频率差,则可确定两地之间的重力位差及海拔高程差。本文选取国际度量局(BIPM)发布的5个台站2013年4月1日至21日的卫星双向时频传递(TWSTFT)数据,采用卫星双向时间频率传递技术,并基于重力频移法确定两地之间重力位差和高程差。与EGM2008模型结果的比对结果表明,重力位差和高程差的标准差分别为129.2m~2·s~(-2)和13.2m。实验结果与目前守时台站所采用原子钟的稳定度10×10~(-15)量级基本一致。迅速发展的时频技术及原子钟(光钟)精度不断提高,为利用卫星双向时间频率传递确定重力位差和高程差提供了应用空间。     

基于GNSS多星座PPP的时间传递精度分析

高精度时间传递是时间实验室建立和维持标准时间尺度及保持时间同步的基础。本文基于GNSS多星座精密单点定位(PPP)技术,采用IGS提供的精密卫星轨道和钟差产品进行单站时间传递精度分析。实验结果表明,GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系统组合PPP可以实现亚纳秒级的时间传递,时间传递精度较GPS单系统具有一定程度的提高。通过对连续4天卫星数据的分析,发现GNSS多星座PPP所解算的钟差解能够达到2×10~(-13)~7×10~(-13)的频率稳定度,与IGS发布的钟差产品具有很好的频率一致性。     

北斗广域高精度时间服务原型系统

基于精密单点定位(precise point positioning,PPP)的时间传递技术以其精度高、覆盖范围广的优点成为性能最优的GNSS时间传递方法之一。随着广域差分产品时效性的提高,实时PPP时间传递开始应用于精密授时的研究。本文在PPP时间传递技术的基础上,结合实时卫星钟差估计、接收机时钟调控及硬件延迟标校技术,建立了基于北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)的广域高精度时间服务(wide-area precise timing,WPT)系统,可为用户实时提供准确、稳定、可溯源的时间。WPT系统分为时间服务平台和用户终端两个部分。时间服务平台引入高精度的时间作为系统的参考时间基准,并提供广域实时差分改正数;用户终端基于实时PPP时间传递算法获取本地钟与系统时间基准的差异,并采用精密调钟技术实现终端与系统的同步。为了验证系统的实时授时性能,本文进行了零基线、短基线及广域环境下的性能测试和评估。试验结果表明,该系统零基线、短基线时间同步精度优于0.5 ns,广域条件下单天的授时精度均优于1 ns,为基于北斗系统的精密授时技术发展提供了参考。     

GPS时间系统及其在时间比对中的应用

分析了GPS时间系统的结构组成和工作原理,对GPS时间系统、协调世界时和国际原子时的关联性进行了探讨。进一步阐述了GPS在全球时间比对中的重要作用,给出GPS共视和GPS载波时间比对两种时间比对方法的数学模型,并利用实际比对数据对二者精度进行分析,表明GPS共视与载波时间比对技术具有良好的频率稳定度。     

GPS7水汽反演的双向滤波结果分析

针对利用精密单点定位(PPP)技术进行GPS水汽反演时,存在相位模糊度的收敛而导致水汽收敛的问题。该文引入PPP双向滤波处理方法,利用香港卫星定位参考站(HKSC)连续30d的GPS观测数据,分别进行PPP单、双向滤波处理。对PPP单向滤波大气可降水量(PWV)的收敛时间及对应的高程误差进行了统计;以ECMWF提供的ERA-Interim再分析资料和附近探空站观测数据为参考,对PPP单、双向滤波处理结果进行了比较和精度分析。结果表明:PPP单向滤波PWV的平均收敛时间约为30min,对应的平均高程误差为11cm;PPP双向滤波可以克服单向滤波初期的水汽收敛问题,且双向滤波PWV结果明显优于单向滤波,相对于ECMWF的平均偏差和均方根误差(RMS)分别减小25%和10%;相对于探空数据的平均偏差和RMS分别降低15%和7%。     

基于精密单点定位的GNSS时间同步方法研究

高精度时间服务是国家综合PNT(positioning,navigation,timing)体系的重要组成部分,在国防军事、移动通信、天文观测等领域中发挥着重要作用。论文采用全球导航卫星系统GNSS授时的方式,提出了一种基于精密单点定位(PPP)技术的时间同步方法。该方法根据PPP时间传递结果驾驭本地时钟,使本地时钟所表示的本地时间与基准时间同步,可以达到亚纳秒级的时间同步精度,并且具备全天候、全覆盖、高精度、低成本等优点。     

一种单差观测值的连续实时载波相位时频传递方法

针对传统GPS共视法(GPS CV)和载波相位时频传递法(GPS Different CP,GPS CP)的特点和局限性,提出了一种基于单差观测值的连续实时载波相位时频传递方法(GPS DCP),该方法利用两个时频传递站上对单颗卫星构成的单差观测值进行GPS CP模式计算,同时利用基于参数贝叶斯估计的算法平滑天与天之间的钟跳。算例结果显示,新算法相比传统GPS CP法在中短距离内具有更高的时频传递精度和稳定性。     

一种高精度的国家标准时间远程复现方法

国家授时中心保持的协调世界时UTC（NTSC）（Coordinated Universal Time,National Time Service Center）与UTC的偏差保持在±10 ns以内。为了使远程用户获得高精度的UTC（NTSC）时间频率信号,利用国家授时中心保持的UTC（NTSC）时频信号和卫星共视时间比对方法,搭建了一套UTC（NTSC）远程复现系统,用于实现远程用户时间频率校准并能在远程恢复出UTC（NTSC）的时间频率信号。研究了基于UTC（NTSC）的时间频率远程复现方法,该方法基于改进的卫星共视法,可实现对用户本地参考时间与可视卫星钟的钟差进行连续实时监测,去除了传统共视时间传递方法中每个观测周期内的观测死时间;设计并实现了UTC（NTSC）远程复现系统,系统包括基准终端、配送终端和数据分析处理中心,基准终端测量UTC（NTSC）与可视卫星钟的钟差;配送终端测量本地原子钟与可视卫星钟的钟差,并在本地驾驭生成与UTC（NTSC）同步的时频信号;数据处理中心处理来自基准终端和配送终端的数据;评估了系统测量的不确定度,得出零基线条件下,系统授时精度达到0.8 ns;另外,通过对各远程用户不同类型钟的驾驭情况,得出铯钟的频率测量天稳达到2.84×10-14,铷钟的频率测量天稳达到8.24×10-14。     

基于双向C波段数据站间时间同步

卫星导航系统时间同步技术是系统的关键技术之一,用于实现卫星和地面站时间统一,其水平直接影响导航系统定位精度。时间同步技术主要包括星地、星间和站间时间同步技术,其中站间时间同步技术又包括了时间频率传递技术、卫星共视技术等。本文详细讨论了站间时间频率传递方法的基本原理和模型,推导了误差模型,分析了影响站间时间频率传递精度的因素,并处理了实际的站间双向C波段数据,分析了站间时间频率传递的精度,结果表明时间频率传递实现的站间时间同步精度1ns。     

基于GNSS精密单点定位的高精度云平台授时

采用GNSS精密单点定位(PPP)技术和时钟驯服技术,构建了基于PPP的云平台高精度授时方案,研制了搭载多系统GNSS接收机板卡、恒温晶振(OCXO)和数字信号处理器(DSP)的授时原理样机。利用协同精密定位平台分析中心(武汉)提供的5 s间隔卫星轨道和钟差产品,采用PPP技术实时解算授时终端坐标和钟差,通过驯服恒温晶振输出亚纳秒精度的1 PPS,实现了长时间高精度的授时能力。本文通过短基线比较和与UTC绝对时间基准比较,验证了精密单点授时精度(RMS)优于1 ns。     

卫星双向载波相位时间频率传递及其误差分析

深入解析了基于码伪距测量的卫星双向时间频率传递(TWSTFT)原理,对其误差进行了分析,其精度主要受码速率的限制,难于满足更高精度要求;文章提出了基于载波相位的卫星双向时间频率传递方法,载波频率高,波长短,从理论上分析了以其作为TWSTFT伪距测量的参数可大幅度提高时间传递的精度;并对TWSTFT载波相位测量存在的误差源进行了初步分析,得出影响最大的因素是转发器误差、电离层误差、多径效应误差及星站相对运动引起的误差,参考GPS载波相位测量中误差消除的方法,对误差的消除方法提出建议。     

傅里叶级数拟合LEO轨道误差下的BDS/GPS/LEO 精密单点定位

针对目前多数低轨道地球卫星(LEO)设计处于初步论证阶段,LEO轨道无法精确获取,轨道误差难以准确表述的问题,提出了一种傅里叶级数拟合LEO轨道误差下的BDS/GPS/LEO 精密单点定位(PPP)分析方法. 该方法根据LEO精密定轨后的轨道误差呈现准周期正弦特性,利用傅里叶级数拟合LEO轨道误差,并仿真生成LEO观测数据和星历产品,分析了LEO轨道误差对BDS/GPS/LEO PPP精度与收敛时间影响. 仿真结果表明:BDS/GPS/LEO PPP定位误差随着LEO轨道误差的增加而逐渐增大,但与测站纬度和LEO星座构型无明显关联. 且为保证全球区域BDS/GPS/LEO PPP收敛时间均短于BDS/GPS PPP收敛时间,引入6×10、12×10、18×10 LEO星座后,其LEO轨道误差均方根(RMS)应小于5 cm、11 cm、12 cm.