C波段卫星双向时间传递的系统性能验证

中国科学院国家授时中心在全国范围内部署建设了卫星地面观测系统,利用该系统可以进行C波段卫星双向时间频率传递(TWSTFT);TWSTFT是目前国际上远程时间频率标准之间比对精度最高的比对手段之一,但是如何验证TWSTFT的性能,仍是目前研究的难点;为验证该系统TWSTFT的性能,设计了三站闭合方法,在3个站点间两两进行TWSTFT,根据两组比对结果推算第3组比对结果,与第3组实测结果的偏差反映了卫星双向时间传递的精度,最后用实际试验结果对卫星双向时间传递的性能进行了分析;该实验结果表明两两进行TWSTFT得到的三站闭合差数据均优于1 ns。     

基于条件平差的卫星双向时间传递链路性能优化方法

卫星双向时间传递(Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT)是目前精度最高的时间传递方法之一,同时也是参与国际原子时计算的守时实验室之间比较原子时尺度的一种主要方法.提高TWSTFT链路的短期稳定度,降低周日效应对链路时间传递结果的影响,对优化TAI (International Atomic Time)的性能具有现实意义.提出了一种基于条件平差的TWSTFT链路性能优化方法,先依据TWSTFT链路测量噪声水平与谱分析结果建立TWSTFT链路性能优化网络(简称优化网络),再根据优化网络中各链路测量噪声分析结果设置权系数阵,建立条件平差模型.选取亚太地区的中国计量科学研究院(National Institute of Metrology, NIM)-中国科学院国家授时中心(National Time Service Center, NTSC)卫星双向时间传递链路作为待优化链路,以NTSC、NIM以及德国联邦物理技术研究所(Physikalisch-Technische Bundesanstalt,PTB)之间的TWSTFT链路组成优化网络,对优化网络的组网方法和条件平差模型进行实验验证.结果表明,平差后待优化链路短期稳定度得到了改善,同时其受周日效应的影响降低了约24.6%.使用该方法,能够有效提高待优化链路的时间传递性能.     

GPS定时接收机的校准

GPS共视比对(GPS CV)是国际原子时进行时间连接的主要手段之一,即使在有TWSTFT(卫星双向时间频率传递)的实验室GPS也作为时间比对的备用手段而存在,而且TWSTFT系统启用时需用GPS做校准。国际权度局(BIPM)为了减小比对误差,对一些时间实验室的GPS接收机进行不定期校准。国家授时中心(NTSC)利用BIPM给出的校准报告对NTSC时间基准实验室的GPS定时型接收机的内部时延及相关数据进行修正,使UTC(NTSC)的准确度得到提高。     

守时工作进展

随着近5年时间传递技术(多通道GPS／GLONASS CV、TWSTFT、GPS P3 CV)和原子时算法的发展，国际原子时TAI和各国的守时工作有了较大的进展，中国科学院国家授时中心(NTSC)和国内其他时间实验室的工作也不例外。介绍国际权度局(BIPM)时间部有关2000～2003年TAI的研究进展，以及NTSC和国际、国内某些时间实验室守时工作简况。另外，自2000年以来国际上对UTC之未来的争论很激烈，因此就2003年5月28～30日在意大利都灵市举行的“UTC的未来”研讨会的情况也作一些介绍，以便国内天体测量相关学术领域的同行们对这些发展有一个基本的了解。     

拟准检定法在TWSTFT数据预处理中的应用

基于双向卫星时间频率传递（TWSTFT）基本原理,建立了关于观测值真误差的数学模型,该模型是秩亏的。为了有效地克服模型的秩亏问题,首先设计了参数合并算法;然后将拟准检定法（QUAD）应用到数据预处理中。设计了适当的计算流程,解决了粗差检测问题。分别用仿真和实测数据进行了验证。     

基于“北斗”观测数据的C波段双向卫星时间频率传递中的电离层改正

为了提高C波段双向卫星时间频率传递(TWSTFT)精度,用载波相位观测值平滑伪距的方法,计算电离层延迟对C波段双向卫星时间频率传递的影响。在临潼站和喀什站观测北斗G3星并进行双向比对。该实验结果表明,实验期间C波段双向卫星时间频率传递中电离层延迟影响的最大值为0.47 ns。     

时间比对融合算法分析与比较

为提升高精度时间比对的可靠性, 结合卫星双向时间比对(Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT)和GPS精密单点定位(Precise Point Positioning, PPP)时间比对长短稳特性, 利用稳定度加权、Vondrák-\vCepek组合滤波以及 Kalman滤波融合方法对中国科学院国家授时中心(National Time Service Center, NTSC)和德国物理技术研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB)间的TW-STFT和GPS PPP时间比对结果进行了融合处理并对3者进行了比较分析. 结果表明, 3种融合算法对于TWSTFT中的周日效应以及GPS PPP结果的``天跳''现象都有不同程度的改善, 融合结果与GPS PPP链路差值(Double Clock Difference, DCD)结果的绝对值保持在链路校准的不确定度范围内. 3者1d的时间和频率稳定度可以达到亚纳秒和10^-15量级, Vondrák-\vCepek融合方法1d以内的稳定度最高, 适用于对短稳要求高的时间比对链路的融合. 稳定度加权、Kalman滤波融合保真度较好, 适用于对准确度要求高的时间比对链路融合.     

基于1Mcps/s码速率的亚欧卫星双向时间比对性能分析

卫星信道租赁费是目前卫星双向时间传递(Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT)的主要成本之一.在2017年5月以前,参与UTC (Coordinated Universal Time)计算的亚洲-欧洲实验室之间进行Ku波段卫星双向时间频率传递一直使用2.5 Mcps/s码速率,带宽为2.5 MHz的伪随机码.为了在不影响时间频率传递性能的前提下降低成本,在欧亚间首次尝试采用1 Mcps/s码速率,带宽为1.7 MHz的伪随机码,进行亚欧卫星双向时间传递.并使用已校准的GPS PPP (Global Position System Precise Point Positioning)链路为双向链路进行间接校准.选择2018年12月的TWSTFT链路数据,分析链路性能发现,通过ABS-2A卫星,使用1 Mcps/s码速率构建的卫星双向时间比对链路的日频率稳定度达到10~(-15),时间稳定度优于0.3 ns.与已校准的GPS PPP链路数据进行验证分析,结果表明,使用1 Mcps/s码速率进行超长距离卫星双向时间传递与已校准的GPS PPP时间传递结果一致,与传统手段相比,其系统造价低,时间传递性能可以满足国际原子时计算的需求.     

年轻星体的近红外观测与研究

本文对36颗不同质量、不同演化阶段的年轻星体进行了J，H，K波段测光，并结合其它光学、近红外、IRAS、亚毫米、毫米波段的观测结果，计算了它们的红外色指数、能谱分布指数、红外光度等参量，得到近红外和远红外双色图，比较了不同类别源的参量分布．最后，在前人工作的基础上，改进了低质量主序前星的辐射模型，对一些源进行了计算并分析其星周状况．     

国产氢原子钟是我国高精度时、频用户的最佳选择

高精度的时间和频率不仅在基础研究领域，如地球动力学研究、相对论验证、引力波检测、脉冲星周期观测与研究、人造卫星动力学测地等等，而且更多地在应用研究和国民经济活动中，如能源（电力联网）通讯、交通、计量测试、地震测定等，以及在军事和空间活动中，如习行器的测控、制导、通讯和数据传输、卫星定位、军事测绘、武器试验和国防新技术研究等，都具有广泛的应用。在这些应用中，高匠时上尖标准源，谷称原子钟，毫无疑问是这些时频活动的基础。因此，如何科学地、因地制宜地选择标准源，便是我们需要考虑的问题。在这篇资料中，我们对目前实用的商品原子钟进行了一些调查，列出了它们的一般特点和性能比较，也给出了它们的一些应用例子。通过比较，我们认为，根据我国国情，使用国产氢原子钟无论从性能、价格上考虑，还是从寿命和售后服务上考虑都是合算的。     

Performance Optimization Method of Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer Link based on Conditional Adjustment

Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer (TWSTFT) is one of the time transfer methods with the highest accuracy at present, and it is also the main method to compare the atomic time scale among the time-keeping laboratories participated in the international atomic time calculation. Improving the short-term stability of TWSTFT links and reducing the influence of Diurnal on the link time transfer result have practical significance for optimizing the performance of TAI (International Atomic Time). In this paper, a method of TWSTFT link performance optimization based on conditional adjustment is proposed. Firstly, the optimized network of TWSTFT link performance (hereinafter briefly called as optimized network) is established according to the noise level and spectrum analysis result of TWSTFT link measurements, and then the weight coefficient matrix is set according to the analysis result of measurement noises of all the links in the optimized network to establish the conditional adjustment model. The Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer link between the National Institute of Metrology (NIM) and the National Time Service Center (NTSC) of Chinese Academy of Sciences in the Asia-Pacific region is selected as the link to be optimized, and the TWSTFT links among NTSC, NIM, and Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) are used to compose the optimized network. The networking method and conditional adjustment model are verified by experiments. The results show that the short-term stability of the link to be optimized after adjustment is improved, and the influence of Diurnal is reduced about 24.6%. Using this method, the time transfer performance of the link to be optimized can be improved effectively.     

卫星双向法时间比对的归算

卫星双向法比对原理为两个台站同步发送和接收时间信号，可消除传递路径误差，因此比对精度高，它的缺点是效率低，占用大量卫星时间，也不适合于自动化操作，现正在研制的终端可多台站同时观测，克服了上述缺点，利用新的终端提出一种新的处理方法，研究表明多台站观测的同时性有更多的信息可提取，以提高比对精度。     

Analysis of the wide area differential correction for BeiDou global satellite navigation system

The regional BeiDou Satellite System, or BDS2, broadcasts a differential correction as Equivalent Satellite Clock Correction to correct both orbit and satellite clock errors. For the global BDS, or BDS3, satellite orbit and clock corrections conforming with RTCA standards will be broadcast to authorized users. The hybrid constellation and regional monitoring network pose challenges for the high precision separation of orbit and satellite clock corrections. Three correction models of kinematic,dynamic and Two-way Satellite Time Frequency Transfer(TWSTFT)-based dynamic were studied to estimate the satellite orbit and clock corrections. The correction accuracy of the three models is compared and analyzed based on the BDS observation data. Results show that the accuracies(root mean square, RMS) of dual-frequency real-time positioning for the three models are about 1.76 m, 1.78 m and 2.08 m respectively, which are comparable with the performance of WAAS and EGNOS. With dynamic corrections, the precision of Precise Point Positioning(PPP) experiments may reach about 23 cm after convergence.     

高精度国际时间比对的进展

在过去的４５ｙｒ中原子频标的性能大约每７ｙｒ提高一个数量级,从国际标准时间和各国高精度守时的需要出发,远距离的高精度时间频率传递比对技术也有与之相适应的很大的发展。ＧＰＳ卫星在近２０ｙｒ中不仅成为导航定位不可缺少的工具,在时间、频率的方面也发挥出巨大威力;近年来多通道“全视接收”技术的发展钎时频传输比对的稳定性有了重大改善;ＧＬＯＮＡＳＳ卫星系统在高精度时间比对方面正在成为ＧＰＳ系统的重要补充手段