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。     

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...     

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。     

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。     

GNSS载波相位精密时间传递数据处理技术综述

精密时间传递是时频领域最为基础的工作之一,在科技、经济、军事和社会生活中具有重要作用.全球卫星导航系统(GNSS)因其众多优势成为精密时间传递的重要手段,尤其是近些年发展的基于高精度载波相位观测值的时间传递技术成为GNSS时频领域的研究热点.本文对GNSS载波相位精密时间传递相关的研究进行了全面总结,对其数据处理涉及的观测模型、模糊度处理方法进行了归纳阐述,对精准性、一致性、稳健性、连续性、实时性、完好性等技术进行了探讨,并指出该领域未来应该重点解决非差与差分处理模型统一性、不同机理融合时间服务统一性和天空地海地下时间服务无缝性问题.     

窄频相关接收机用于GPS精密静态定位的性能分析

本文论述了采用ＮｏｖＡｔｅｌＧＰＳＣａｒｄ型接收机（单频、１０通道、Ｃ／Ａ码）窄频相关技术进行精密静态定位的性能。为了进行这种评定，于１９９２年１２月在美国东部实施了一系列测试。在数天时间里观测了０．５－３２０ｋｍ的若干条基线，据以分析基线的重视度及其与地面精密坐标间的一致性。利用双差法和三差法对载波相位观测值进行后处理。为了分离大气误差和接收机误差源，测试中使用了精密星历，并验证了多路径误差对载     

一种基于非专用接收机的GPS实时定姿算法

描述一种基于非专用接收机的GPS实时定姿算法,主要工作可以分为两个部分:第一,采用最小二乘方法和乔里斯基分解,基于基线长度约束压缩整周模糊度搜索空间,以达到实时计算的目的;第二,结合姿态角约束,使用金字塔算法提高了整周模糊度求解效率.经过实验,算法在基线长度为3 m的条件下,航向角精度优于0.1°.     

GNSS载波相位时间传递的日界不连续误差研究EI北大核心CSCD

高精度远程时间传递技术是实现两地时钟比对的重要手段,是实现地方协调世界时UTC(k)与国际UTC建立联系的技术支撑,是国际原子时(TAI)计算的基础。作为GNSS载波相位时间频率传递技术的典型代表,基于全球定位系统(GPS)的精密单点定位(PPP)自2009年开始被国际权度局(BIPM)用于TAI计算,时间传递精度可达亚纳秒量级。然而,由于伪码噪声影响,使得PPP相位模糊度失去了整数特性,时间传递结果在相邻天边界历元处出现“不连续”现象,导致无法通过PPP时间传递更加准确反映两地实时连续运行时钟的性能,严重影响PPP时间传递长期频率稳定度的提升,也限制了PPP时间传递在铯喷泉钟等基准频标比对中的应用。论文围绕PPP时间传递结果日界不连续误差这一核心问题,按照从GPS单系统到GPS/BDS多系统,从理论研究到试验验证的模式,系统深入地研究了日界不连续误差的统计特性、产生原因、对时间频率传递的影响及改正方法。主要研究内容及结论如下。     

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。     

基于卫星双向时间频率传递进行钟差预报的方法研究

用多项式拟合、谱分析、改进的AR模型三种方法对由卫星双向时间频率传递得出的钟差时间序列进行了拟合和预报分析。为了抵制钟差时间序列中异常值的影响,引入了“抗差等价权”,利用卫星双向时间频率传递得到的1 d的钟差,按不同采样率、不同时间跨度进行计算分析。结果表明,抗差估计的预报精度明显高于最小二乘估计;平滑值的预报精度高于采样值;由于钟差时间序列中有明显的周期变化,多项式进行钟差预报的精度不可靠;用谱分析进行钟差预报的精度不高,但可以发现钟差时间序列中的主要周期变化;改进的AR模型预报精度最高,预报6 h钟差的RMS在1 ns左右。     

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。     

基于卫星短消息通信的大地测量信息传输技术

无线通信是大地测量内外业一体化生产中的瓶颈问题。首先介绍了大地测量信息传输系统的基本功能,给出了通信管理功能的基本结构,然后重点讨论了通信管理中的一些关键技术:用户终端与计算机控制程序之间的信息组织、利用CRC校验和多重确认进行误码控制、建立传输队列来防止信号失锁造成的信息拥塞。最后通过试验分析,验证了利用卫星短消息通信进行大地测量信息传输的可行性。     

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。     

基于GPS的多站实时时间传递算法

提出了一种基于GPS的多站实时时间传递算法,该算法将卫星钟差作为未知参数进行实时估计,利用测站间的共视卫星建立起各测站误差方程之间的联系,同时解算站间时间传递结果和卫星钟差。摆脱了对外部事后精密卫星钟差产品的依赖,不受卫星精密钟差产品精度和实时性的限制,只要站间有足够的共视卫星,即可实现时间传递。实验结果表明:该算法时间传递精度可以达到亚纳秒量级,能够应用于高精度实时时间传递。     

基于 iGMAS 的国家标准时间精密授时系统

在广域高精度时间服务（wide-area precise timing,WPT）原型系统的基础上,提出了北斗高精度时频传递理论方法,进一步扩展了北斗高精度时频服务,包括时频基准溯源、时钟实时比对、授时终端性能在线监测,相关服务对于北斗精密单点授时、实时时间比对、授时终端的可靠性具有重要意义。对北斗高精度授时终端在短基线、中长基线以及长基线链路上的授时性能进行了评估,结果表明,WPT服务系统可提供优于100 ps和1×10^－15量级的时间和频率服务。在此基础上,对北斗高精度时频服务在时频终端在线计量、低轨星座时间同步、时频测试分析3个方面展开了应用研究。     

利用GPS精密单点定位进行时间传递精度分析

利用静态精密单点定位技术(PPP),分别采用IGS5min和30s间隔的精密卫星钟差产品进行单站时间传递实验。实验结果表明,无论是利用5min间隔的卫星钟差产品,还是利用30s间隔的卫星钟差产品,静态PPP都可以实现0.1～0.2ns的时间传递以及半天内稳定度达到1×10-15～2×10-15的频率传递。在短期内,相比于5min间隔的卫星钟差产品,利用30s间隔的卫星钟差产品能较明显地提高静态PPP钟差解所体现的频率稳定度,PPP钟差解的精度略有提高;在长期内,使用这两种钟差产品获得的PPP钟差解的精度及其所体现的频率稳定度相当。     

GPS单频机电离层延迟改正新算法

探讨了几种新的电离层延迟改正算法,通过算例检验了新方案的效率和可行性,对不同精度用户选取电离层延迟改正方案给出了建议。     

基于USB2.0技术的GPS软件接收机系统设计

介绍了基带处理器（GP2021）和通用串行总线（USB）控制芯片（CY7C68013）的结构特点,对GPS软件接收机的硬件和软件部分分别进行了设计,详细分析了USB2．0数据传输系统软件程序。软件三部分程序包括固件程序、设备驱动程序和应用程序。     

卫星位置误差对GPS共视时间比对的影响

影响GPS共视时间比对的一种因素是卫星的位置误差,这个影响程度取决于用户对卫星的观测仰角和用户间的基线长度。当两个用户的仰角大致相同时,卫星位置误差对时间比对的影响与基线长度近似成正比,而与仰角的大小几乎无关。当两个仰角不同时,对于小于2500km的基线,两个仰角之差越小,这种影响就越小。对于5000km以内的基线,无论多大的仰角,时间比对的误差最多相当于卫星位置等价误差(卫星位置误差除以信号传播速度)的四分之一。