NTSC时频比对中的Galileo E3总时延校准

为了提升时间传递链路的可靠性, 国际权度局(Bureau International des Poids et Mesures, BIPM)自\lk2020年起将Galileo时间比对正式作为UTC (Coordinated Universal Time)计算的备份链路, 因此对接收机Ga-lileo信号时延校准是全球各守时实验室参与UTC链路的必要工作. 以德国物理技术研究院(Physikalisch-Tech-nische Bundesanstalt, PTB)和中国科学院国家授时中心(National Time Service Center, NTSC)已校准的GPS (Global Positioning System)链路为参考, 将PT09接收机设为参考站, 对NTSC的NT02和NT05两台不同型号接收机的Galileo E3 (Galileo E1&E5a)总时延进行校准并验证. 结果表明: NT02和NT05 Galileo E3总时延分别为74.6ns和46.5ns, 校准不确定度均为3.5ns, 且校准时延比较稳定; NT02和NT05校准后与其他守时实验室已校准接收机的GPS P3和Galileo E3链路的共视比对结果基本一致; 以NTP3与其他实验室接收机GPS P3链路的共视比对结果为参考, 其偏差均值均小于1.5ns, 在校准不确定度范围内.     

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。     

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%。     

GLONASS系统在TAI计算中的使用

从1995年起,GPS 共视法时间比对技术成为用于国际原子时 TAI 归算中使用的一种主要时间连接手段。由于许多因素诸如 SA 对 GPS 共视比对精度的影响.BIPM 一直在建议使用其它具有ns 准确度潜力的时间传递手段,比如“GLONASS 共视法时间比对”和“卫星双向法时间比对”等手段。当前国际上装备 GLONASS 系统并进行常规共视比对的实验室主要有8个:DLRL(德国)、LDS(英国)、SU(俄罗斯)、VSL(荷兰)、NIST 和 USNO(美国)、CRL(日本),当然还有 BIPM。     

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.     

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.     

中日卫星双向法时间传递与全球TWSTT合作

双向法卫星时间传递(TWSTT)是比 GPS 共视法精度更高的洲际时间频率比对方法,比对精度可达亚毫微秒。国际权度局(BIPM)向世界各国时频实验室推荐使用TWSTT 方法,支持组建亚、欧、美三大洲以及全球的高精度比对网,提高国际原子时的水准。同时,国际秒定义咨询委员会(CCDS)专门成立了 TWSTT 工作组,进行推动     

GPS共视比对技术在综合原子时中的应用

为提高我国标准时间的准确度和稳定度,中国科学院国家授时中心(NTSC)自2003年开始与国内相关单位合作进行我国综合原子时(JATC)系统的建立与保持的研究。远地时钟间的比对是建立JATC的关键工作之一。为满足JATC对远地时钟间比对的需求,NTSC研制了单频和双频GPS时间传递接收机。     

GPS共视法时间比对在陕西天文台的建立

利用国产GPS定时型接收机,按照国际共视规程,陕西天文台建立了GPS共视法时间比对.研究了影响比对精度的因素,实现了微机控制的数据自动采集和处理,实现了国际间的全面共视比对.1991年3月起,BIPM已正式用于国际原子时TAI的计算中。     

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。     

时间传递接收机天线坐标的检测方法

讨论利用全球定位系统 (GPS)共视观测数据 (GGTTS格式 )测定接收机天线坐标的原理和方法 ,采用此方法 ,发现日本国家计量研究院 (NRLM )、墨西哥国家计量院 (CNM )、土耳其国家计量院 (UME)在进行TAIGPS共视观测时采用的GPS接收机天线坐标存在明显偏差。经坐标偏差改正后 ,日本国家计量研究院与日本通信综合研究所 (NRLM CRL)、墨西哥国家计量院与美国国家标准、技术研究院 (CNM NIST)、土耳其国家计量院与法国巴黎天文台 (UME OP)的比对精度分别由 1 8.6ns、7.0ns、2 83.0ns提高到 3.0ns、4 .5ns、4 .7ns。     

网平差在TAI计算中的应用

截至目前，用于TAI计算的GPS共视时间传递链路采用固定链路，以CRL、NIST和OP作为3个主要中心站，形成一个连接全球约50个时间实验室的时间比对链路，采用固定链路是为TAI计算方便，而人为规定的，具有简单、工作量较小等特点，但是整个TAI GPS共视时间比对对这3个中心站的依赖度过高，一旦这3个中心站不能正常观测，将影响TAI的计算，就GPS共视法这种技术本身而言，可支持任意链路的时间比对，并可形成网络化的比对结果，在TAI计算时，对GPS共视比对结果，采用网平差处理技术，可提高TAI计算的可靠性，避免因中心站观测故障而导致一个区无法参加比对的情况发生。     

The reduction and analysis of GPS common view data

The atomic time scale (such as TAI) obtained from atomic clocks of time laboratories distributed in various locations requires that the means of time comparison should have the same degree of stability as the atomic clocks in use. GPS CV is currently the most widely adopted means of time comparison in the world, and its data reduction and error analysis are indispensable means for improving the accuracy and precision of the technique. The data reduction and analysis of the GPS CV data of CRL-CSAO are taken as an example to illustrate various problems to be solved and the accuracy achieved.     

GPS近实时共视观测资料处理算法研究

GPS共视资料的高精度快速处理可实现近实时共视时间传递，常见的平滑方法不能满足近实时共视的要求。分析GPS共视资料特点，设计一种卡尔曼滤波算法，对共视资料进行近实时处理，以便削弱观测噪声，估计异地钟差，对相距2000多公里的中国科学院国家授时中心(NTSC)与日本通信综合研究所(CRL)，和相距1000多公里的CRL与韩国计量科学研究院(KRIS)的共视观测资料处理结果表明：卡尔曼滤波算法所得钟差与根据BIPMT公报所得钟差的均方根误差分别优于2．9ns和2．6ns，为进一步提高比对精度，最后对近实时共视应用于多站点间相互比对的情况，提出在卡尔曼滤波算法基础上使用间接观测平差处理技术，根据共视网络中站点间距离设置观测权值，通过解矛盾方程组得到两站钟差，以NTSC、CRL和KRIS3站比对为例，以BIPMT公报得到的钟差为标准，对间接观测平差处理前后的数据比较表明，近实时比对精度可进一步提高。     

An algorithm for a near real-time data processing of GPS common-view observations

Near real-time transfer of GPS common-view data is no longer a problem, but near real-time data processing of the data still calls for study, because it is not yet achieved by the usual smoothing and filtering techniques. Based on the characteristics of the GPS common-view data, a Kalman filtering algorithm is designed for estimating the time difference between two sites, while greatly reducing the observational noise. The algorithm is applied to the time difference between the National Time Service Center (NTSC) of China and the Communications Research Laboratory (CRL) of Japan (Over 2000 km apart), and to that between the CRL and the Korean Research Institute of Standards and Sciences (KRIS) (over 1000 km apart). The root mean square errors of the results obtained by the Kalman filter relative to those obtained from the Circular T of BIPM are less than 2.9 ns and 2.6 ns, in the two cases. Further, it is pointed out that, when multi-site data within a common-view network are available we can further improve the accuracy of the time comparisons by indirect observation adjustment. This statement was justified by application to the data from all three stations, i.e. NTSC, CRL, and KRIS.     

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％。     

Research on the Methods of Performance Monitoring and Evaluation for Active Hydrogen Maserstwo

Active hydrogen maser is the main frequency standard for establishing and maintaining the time scale. It has the characteristics of high short-term stability and low phase noise. At present, it plays an increasingly important role in the international atomic time (TAI) and various local time scales. Firstly, in combination with the internal state parameters of an active hydrogen maser, the correlation between the internal state parameters and the comparison data of a hydrogen maser is analyzed, and a method for the performance monitoring of a hydrogen maser is proposed. Secondly, according to the characteristics of hydrogen maser performance, a method for evaluating the performance of a hydrogen maser is given. The hydrogen maser performance includes mainly two aspects, namely the frequency stability and predictability. The performances of two types of active hydrogen masers (CH1-75 and MHM-2010) are evaluated by this method. The correlation analysis of the atomic clock state parameters and comparison data shows that the state parameter monitoring can effectively predict the variation of the hydrogen maser performance. The evaluation results of atomic clock frequency stability and predictability show that the atomic clock with a higher medium-and-long term frequency stability has a better predictability. There are two methods for the predictability evaluation, one is based on the data published by BIPM (Bureau International des Poids et Measures), and another one is based on the quadratic model. Both methods are consistent with the weights published by BIPM. Therefore, the two methods can be used as a quantitative method to evaluate the predictability of a hydrogen maser.     

利用原子钟实现地球时的相关研究

利用原子钟实现的地球时有两种重要的形式:国际原子时(TAI)和TT(BIPM)。对由原子钟组产生的自由时间尺度、基准频标的频率特性进行量化分析,在时域上对TT(BIPM)和自由时间尺度、国际原子时做了比较,利用线性回归、抛物线回归方法,揭示了国际原子时在频率准确度上存在的误差。