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。     

基于UTC（NTSC）的GPS定时接收机时延测量

GPS提供了一种精密定时的方法,但接收机绝对时延的测量是一个难题,现有的测量方法成本高且难以操作,因而提出了一种GPS定时接收机时延测量的简单方法。这种方法根据国家授时中心保持的时间尺度UTC（NTSC）与GPS定时接收机输出的秒脉冲信号（1PPS）的比对结果,利用UTC（NTSC）的国际比对数据以及UTC与GPST的时差数据,可以测量GPS定时接收机时延,该方法简单易行。最后,对这种方法的测量误差进行了分析。     

NTSC—PTB链路的GPS全视法时间比对数据分析

采用通过中国科学院国家授时中心(NTSC)GPS单、双频这2类观测设备得到的实测数据,进行了NTSC—PTB(physikalisch-technische bundesanstalt(Germary))链路的全视法比对计算和分析。利用这2类设备得到的GPS AV(全视)的结果与BIPM公布的AV方法的A类不确定度一致,从而确定国家授时中心的2类GPS观测设备的性能达到了国际同类水平。如果对双频观测设备时延校准后,采用P3类型进行比对,有望将NTSC现有的比对精度提高50%。     

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.     

北斗三号多频点双频组合共视时间传递性能分析

针对北斗二号(BeiDou-2) B1I&B2I标准双频无电离层伪距组合解算的共视比对结果中存在明显的噪声进而影响其短期稳定性的现象, 开展了在BeiDou-2和北斗三号(BeiDou-3)现有可用频率信号中选取最优双频组合的研究, 以期改善BeiDou的共视时间传递性能. 基于开发的CGGTTS (Common GNSS (Global Navigation Satellite System) Generic Time Transfer Standard)软件所生成的标准共视文件, 完成了中国科学院国家授时中心(NTSC)与捷克光电研究院(TP)之间GPS、Galileo、BeiDou-2 B1I&B2I及B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I及B1C&B2a双频无电离层伪距组合共视时间比对试验, 并用Vondark滤波对各双频组合的共视结果降噪处理, 通过计算滤波残差的RMS值来评估共视时间比对的精度. 结果表明, 利用BeiDou-3 B1C&B2a组合伪距值获得的共视时间比对结果噪声相对较小, 相比BeiDou-2 B1I&B2I、B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I组合的RMS (Root Mean Square)值分别提高约46%、52%和37%, 与GPS P1&P2组合的精度相当, 且与Galileo E1&E5a组合相差不大. BeiDou-3 B1C&B2a组合链路的短稳(< 1d)要优于BeiDou-2 B1I&B2I、B1I&B3I和BeiDou-3 B1I&B3I组合, 且与GPS P1&P2、Galileo E1&E5a组合的稳定性相当; 6条共视时间比对链路的中长稳(> 1d)基本一致.     

基于CGGTTS的北斗3号系统时间性能评估

依据国际时间频率咨询委员会(Consultative Committee for Time and Frequency, CCTF) GNSS (Global Navigation Satellite System)时间比对工作组制定的时间传递标准(Common GNSS Generic Time Transfer Standard Version2E, CGGTTS_V2E), 针对GNSS接收机观测到的伪距信号开发了数据处理软件, 用于生成标准格式的CGGTTS文件, 并对其可靠性进行了验证. 结果表明, 与sbf2cggtts软件生成的CGGTTS文件相比, 在同一历元下, 分别利用相同GPS和BeiDou-2卫星观测值计算的星地钟差值基本一致, 互差绝对值不超过0.5ns的差值分别占总数的96%、94%. 以中国标准时间UTC(NTSC) (Coordinated Universal Time (National Time Service Center))为参考, 利用数据处理软件分别对BeiDou-2和BeiDou-3卫星的B1I和B3I双频消电离层组合观测值处理并生成标准格式的CGGTTS文件, 通过分析其星地钟差参数对BeiDou系统时间的性能进行评估. 结果表明, 与BeiDou-2相比, BeiDou-3系统时间的内符合精度提高约28%, 且1 d以上中长期频率稳定度明显优于BeiDou-2.     

用于JATC的GPS CV时间比对中的数据处理

GPS CV(共视)时间传递技术将在重建的我国的综合原子时(JATC)系统中起重要作用。介绍了GPSCV时间比对中共视数据的选取和消除观测数据中的随机噪声的方法，对GPS共视时间比对中的电离层时延改正和几何时延改正方法作了阐述，给出了对NTSC(中国科学院国家授时中心)与CRL(日本通信研究所，现已更名为国家信息和通信技术研究院(NICT))两个时间实验室之间的共视比对数据的计算结果。     

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％。     

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.     

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。     

实时UTC(NTSC)的监控软件

国际电信联盟建议,作为国家时间中心的实时UTC(k)与协调世界时UTC的差异应不大于100ns。从2000年12月起,中国科学院国家授时中心(NTSC)产生和保持的UTC(NTSC)的准确度通过人工监控已达到了这个指标。UTC(NTSC)主要以其所拥有的一组6个HP5071A铯原子钟产生的地方原子时TA(NTSC)为参考,用相位微调仪调控UTC(NTSC)的频率,使它达到所需的准确度。介绍了在VB6.0环境下开发的一个UTC(NTSC)的自动监控软件,它包括4个窗体和由与4个窗体上的控作及图形窗口相匹配的子程序组成。图形窗口可以实时显示钟的日差曲线、UTC(NTSC)-TA(NTSC)曲线和UTC(NTSC)-GPS曲线。该软件自动化可视化程度高、灵活性强,即可实时自动运行,又可人机对话操作。该软件的主体部分已于2001年底完成,在2002年成功地进行了部分程序的试运行,使|UTC-UTC(NTSC)|达到了优于50ns的准确度水平。     

The Performance Evaluation of BeiDou-3 System Time Based on CGGTTS

According to the Common GNSS Generic Time Transfer Standard Version2E (CGGTTS_V2E) developed by the GNSS (Global Navigation Satellite System) Working Group of the International Consultative Committee for Time and Frequency (CCTF), the data processing software is developed by using the pseudorange signal measured by the GNSS receiver, which is used to generate the CGGTTS files in the standard format, and its reliability is verified. The results show that, compared with the CGGTTS files generated by sbf2cggtts software, the offset between the GNSS system time and local time scale calculated by the same GPS and BDS satellite observations in the same epoch is identical, and the difference with the absolute value of the difference less than 0.5 ns accounts for 96% and 94% of the total, respectively. Taking Chinese standard time UTC(NTSC) (Coordinated Universal Time (National Time Service Center)) as the reference time scale, the data processing software is used to process the observations of the B1I and B3I dual-frequency ionospheric combination of BeiDou-2 and BeiDou-3 satellites, and generate the CGGTTS files in the standard format, and the performance of BeiDou system time is evaluated by analyzing the parameter of offset between the GNSS system time and local time scale. The results show that, compared with BeiDou-2, the internal precision of BeiDou-3 system time is increased by about 28%, and the frequency stability of medium and long-term is obviously better than BeiDou-2 after one day.     

NTSC的守时工作进展

概括介绍了中国科学院国家授时中心（简称NTSC）时间基准系统的组成、功能和相关工作的最新进展情况。NTSC负责我国标准时间的产生、保持和发播。多年来,NTSC的守时系统以完美的表现满足了国家大科学装置—长、短波授时系统的发播控制任务的要求。2008年度,NTSC的守时工作取得突破性进展,实现的指标综合排名于全球实验室的2～3位,我国守时工作已经跻身世界前列,NTSC已成为国际原子时合作单位中最重要的守时实验室之一。