GPS国际时间比对结果的分析

根据国际计量局（BIPM）时间部和国内外一些实验室（USNO，CRL，TAO，CSAO，SO）的时间公报上公布的GPS时间比对数据，我们用三种方法（单站、飞越、共视）对GPS时间比对的时间测量精度和频度测量精度进行了比较分析，得到了如上一些结果。1、最近三年（1989－1991）的GPS时间比对精度的平均值（数据取样时间为1天，按月单星计算结果后再多星结果平均，然后每年12个月平均）从40－60ns提高到20－30ns。2、在实验室设备（接收机和钟）性能优良的条件下，1991年的GPS时间比对精度的结果是很好的：（1）单站法的结果为12.6－44.0ns，平均值为21.6ns；（2）飞越法的结果为14.4-33.8ns，平均值为18.5ns。（3）共视法的结果为7.7-25.4ns，平均值为13.5ns。3、取样时间为1天和10天的GPS时间比对的频率测量精度分别为1－3×10^－13和3－8×10^－14。在频率稳定度模型中，取样时间为1－4天时的贡献主要是调频白噪声，取样时间为5－10天时的贡献主要是调频闪变噪声。     

接收参数对GPS时间比对精度影响的比较分析

本中，采用多元线性逐步回归分析方法进行了接收参数－－信噪比（SN）、仰角（EL）、方位角（AZM）、电离层（ION）对GPS时间比对精度（在数据跟踪持续时间15分钟内取样平均时间为10秒的时间起伏均方差）影响的一些比较分析，结果表明：信噪比这个参数在多数情况中是影响GPS时间比对精度的主要因素。     

高精度GPS时间传递测定和校准原子钟频率偏差

描述了高精度GPS时间传递进行原子钟频率偏差测定和校准的方法,并介绍了上海天台氢原子钟频率偏差的测试结果,同时比较了两种不同定时接收机（精密的和轻便的）确定原子钟频率偏差的长期测频能力。采用合适的数据处理方法,可以减少SA效应的影响,提高长期测频精度2－4倍,精密GPS定时接收机在1－30天内的校频水平为1.5×10^-13－1.0×10^-14 ,轻便GPS定时接收机在1－10天内的校频水平为2×10^－12－2×10^－13。     

陕台TTR—6接收机存在的问题及其对国际比对的影响

陕西天台（CSAO）用于国际时间比对的GPS接收机TTR－6存在的各种问题，诸如天线有不正常的方向特性，跟踪卫星的时间长度不够780s，有约7天周期的系统波动等等。这些问题在一定程度上影响了CSAO的钟参加国际原子时（TAI）计算时所进行的时间比对精度，也影响了TAI－TA（CSAO）的稳定度和UTC－UTC（CSAO）的准确度。章通过数据分析阐明了问题所在，并说明其影响。     

GPS时间比对数据的归化

根据时间实验室在不同时刻接收的GPS时间比对数据，采用三次样条函数的归化方法，本文给出了UTC 0^h的本地时间尺度与BlockⅠ和BlockⅡ卫星的GPS时间差，这些归化结果与世界上一些时间中心（国际计量局（BIPM）时间部、美国海军天文台（USNO）等）的结果比较表明：当取样时间为1天时，国际时间同步的不确定度优于50ns;SA(Selective Availability）效应的影响减少到50ns以内，因此，这种方法是一种精确的有效的方法。     

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.     

GPS共视中电离层时延计算方法比较研究

为了更好地计算GPS CV（共视）时间传递中的电离层时延值（它是影响CPS CV比对结果精度的主要因素之一）,介绍了当前3种电离层时延的计算方法,并以NICT（National Institute of Information and Communications Technology）单站GPS比对数据及NICT与NTSC（National Time Service Center）的GPS共视比对数据为例,分析比较了不同的电离层时延计算方法对GPS时间比对结果精度的影响。计算结果表明：利用双频实测电离层时延和利用ICS（International GPS Service）提供的TEC（total electton content）map计算的电离层时延对GPS CV比对结果修正后的精度,比利用电离层改正模型的时延对比对结果修正后的精度分别提高30％～40％和20％～30％。     

氢原子钟的频率驾驭算法研究

以氢钟作为主钟系统的频率源,可产生短期稳定度更好的本地时间UTC(k),氢钟通常具有频率漂移效应,这使得氢原子钟的长期稳定度随着时间的推移不断降低,进而影响UTC(k)的稳定度与准确度.为解决这一问题,比较分析了氢钟和铯钟的性能,改进了氢钟参与时间尺度计算的算法,并提出了基于主钟为氢钟的频率驾驭算法.通过搭建试验系统,编制相关的软件,对该算法进行了检验.测试结果表明当氢钟参与原子时计算时,可有效改善参考时间尺度的短期稳定度,同时主钟频率源为氢钟比主钟频率源为铯钟产生的本地时间UTC(k)具有更好的短期频率稳定度.     

基于单片机和GPS信号的校频系统

介绍一种基于INTEL 80C196KC单片机的校频系统,包括系统的设计原理、硬件组成和软件实现。该系统通过利用GPS接收机得到的1PPS秒脉冲信号,实现对晶体振荡器频率的校准,从而获得一个短期及长期稳定度都比较优良的时间频率标准。该系统采用了量化时延原理进行短时间间隔比对,对测量数据进行卡尔曼滤波处理。     

中国综合原子时与各国原子时结果的比较

根据2.25年内（从1985年10月到1987年12月）的原子时数据。本对综合原子时（JATC）和各国原子时的长期频率稳定度进行了比较，在取样时间为60天和100天时，TA（JATC）的频率稳定度分别为4.0×10^-14和4.4×10^-14，UTC（JATC）的频率稳定度分别为7.5×10^-14和8.0×10^-14。另外，本对综合原子时的频率准确度了估计，TA（JATC）和UTC（JATC）的结果分别为2×10^-13（3σ）和3×10^-13（3σ）。在这段时间内，实行UTC（JATC）与国际UTC同步在±2.5微秒内，这些结果表明，综合原子时的水平进入了先进行列中。     

共视法和综合法的GPS时间同步精度比较

对共视法和综合法的GPS时间比对对得到的两地协调世界的时间同步精度进行了比较,两种方法各有特点,都有实用价值,严格共视的GPS时间同步精度为5－10ns,不严格共视的GPS的时间同步精度为10－20ns,综合的GPS时间同步精度为6－12ns.     

上海中新型氢原子钟的性能评定

一种实用型氢原子钟已在上海天文台研制成功并投入使用，这篇文章描述它的设计特点，频率稳定度测试以及它的环境性能测试。测试和实用结果表明，在频率稳定度性能以及对磁场、温度和气压灵敏度等环境性能方面较之上海天文台早期实验室型氢原子钟均有根本性的改善。频率稳定度在1秒到10秒之间呈现τ^-1特征，σy（τ）＝2.2×10^-13/τ；10秒到500秒之间呈现τ^-1/2特征，σy(τ)＝5.5×10^-14/τ^1/2；而取样时间1000秒左右的最好稳定度在3－5×10^-15。测量的温度灵敏度为1－3×10^-14/℃；磁场灵敏度为1.1×10^-12／G，气压灵敏度为4×10^-16/mmHg。     

一个甚高频频率合成器的设计

介绍一个专用甚高频频率合成器的设计方案和实施中的一些关键技术．该合成器输出频率范围为９９．３ＭＨｚ～１００．７ＭＨｚ；步距分粗（２０ｋＨｚ）细（１００Ｈｚ）两档；输出短期频率的稳定度为３×１０（－９）／２５ｍｓ和１×１０（－１０）／ｓ．     

光纤时间传输及相位补偿

介绍了国外几种利用光纤进行时间频率传递的方法和经验.对无补偿光纤时间频率传递方法、双向时间频率传递方法、光学机械温度补偿方法及电子共轭相位补偿方法作了较详细的描述.光纤时延主要随温度而变化,在200 km以内,时延的日变化为几纳秒,月变化为十几纳秒.在50 km内利用光纤传输100 MHz频率信号时,在不补偿情况下频率稳定度为: 3×10-14/s,1×10-15/d;光学补偿后的频率稳定度可达到1.5×10-14/s,1×10-17/d.电子共轭相位补偿后,温度变化20℃引起的相位变化降低了45倍.光纤传输对短期频率稳定度影响较小,对日及更长期的频率稳定度影响较大.     

用于JATC远程时间比对的双频GPS接收机

中国科学院国家授时中心为“我国综合原子时（JATC）建立与保持的研究”项目研制的双频多通道GPS时间传递接收机NTSCGPS-2，不仅具有远程时间比对的功能，还增加了我国综合原子时需要的本地钟比对功能和精密定位功能。在不增加其它比对设备的情况下，满足JATC项目对远程时间比对的要求。NTSCGPS-2具有如下性能特点：（1）采用双频观测，可实测电离层时延；（2）远程（西安-上海、西安-澳门）时间比对精度达到2ns；（3）具有本地钟间的比对功能，在正常共视观测的同时，还可进行2个本地钟间的比对；（4）具有精密定位功能，相对定位精度为5cm。     

用于守时工作的时间间隔计数法与双混频时差测量比对法的比较

为了比较用于守时工作的时间间隔计数法和双混频时差测量法,分析了国家授时中心时频基准实验室的两种测量比对设备(SR620时间间隔计数器和PCOMP多通道相位比较仪)对同一组原子钟进行测量时所得到的结果(钟的速率、RMS、测量精度和稳定度)。分析所得的主要结论是:双混频时差测量法具有更高的比对精度,更适用于氢原子钟短期(τ≤5 d)稳定度的测量。     

Loran—C和GPS国际时间比对的长期结果比较

根据1990－1994年上海天台（SO）和世界上一些时间中心（国际计量局（BIPM）时间部、美国海军天台（USNO））的时间公报公布的数据，对两种时间传递技术（Loran-C和GPS）确定的国际时间同步的长期结果进行了比较分析。SO时间实验室得到如下一些结果：1、1990－1992年，由Loran-C时间传递技术确定的结果表明：系统差约为600ns，不确定度约为90ns(1σ），准确度估计优于1μs。2、1993－1994年，由GPS时间传递技术确定的结果表明：系统差优于30ns，不确定度约为15ns(1σ），准确度估计优于100ns。这些比较结果充分说明了GPS时间传递技术在国际高水平时间同步的中必须有广泛的应用。     

NTSC的双混频时差测量系统试运转结果分析

中国科学院国家授时中心(NTSC)新进口的由德国Timetech公司制造的双混频时差测量系统(dual mixer time difference system,DMTD)已经通过了试运行。介绍了DMTD的工作原理和设备结构。NTSC时频基准实验室的主钟(MC)信号作为DMTD的频率参考信号,5个氢钟和18个铯钟的频率信号作为被测信号与MC信号进行相位比对。用频率分配放大器输出的多路MC信号也作为被测信号用以监测DMTD本身的精度和稳定度。给出了DMTD和时间间隔计数器TIC实际测量结果的比较及误差分析。测量结果表明DMTD特别适用于频率短期稳定度非常高的氢原子钟这样的频标之间的频率和时间比对。该设备将用于NTSC的守时工作,不久的将来也将用于铯喷泉与氢钟的频率比对。     

快讯

我台TTR-6 GPS接收机2000年5月的实测数据证实,GPS卫星C/A码的SA干扰信号已从2000年5月1日UIC 4~h起停止。现在用我台的TTR-6接收机所得的我台主钟与GPSC/A码时间比对噪声的峰-峰值约为50ns,标准误差约为±10ns。     

原子时水平与原子钟性能的相关特性分析

根据1988－1994年国际计量局（BIPM）时间部时间公报公布的数据，应用相关分析方法对时间实验室的原子时水平与原子钟性能的关系进行了一些定量分析，结果表明：1、原子时水平的均匀性参数（双月平均速率标准偏差σr、时间起伏标准差σx、频率稳定度σy（τ）与原子钟性能的权重的相关系数为0.4-0.8，其中频率稳定度的相关系数大一些，多年平均结果大于0.6。2、这些定量分析可以说明原子时水平不仅取决于原子钟性能，而且与原子时算法优化程度和时间传递技术水平等其它因素也有密切关系；在原子钟组相对稳定的情况下，这些因素可能变成影响原子时水平的主要因素。