电离层变化对短波传播时延的影响及改正(摘要)

一、概述短波远距离传递时间信号主要通过天波传播,借助于电离层的反射来实现。当前,一般采用BIH所给出的经验公式计算短波传递时延值,其关系式为: τ=d/V_d 式中d为大圆距离;V_d=290-(a/(d×10~(-3)-b))(Km/ms);a=139.41;b=2.90。用此公式计算发射台和接收台之间短波传播的时延值,认为是一个固定不变的值。现代的技术工作对短波的时间同步精度要求优于0.1ms的情况下,如果忽略了电离层高度变化的     

电离层变化对短波传播时延的影响及改正

本文直接用电离层的虚高计算短波传递时延,经太阳黑子11年周期变化、周年变化和周日变化的改正,得到了在1000公里以内短波时延计算的实用公式为: τ=τ_o τ_r τ_s τ_d,(以ms为单位) τ_o=2.900, τ_r= 0.0010R,±0.0007 τ_s=-0.048cos(2πt_s 28°.4),±0.014 ±6°.6 τ_d=0.105cos(2πt_d-63°.7)-0.102cos(4πt d/2 77°.0)±0.039 ±9°.6 ±0.039 ±2°.1 式中τ_o为根据BIH经验公式计算的时延值;τ_r为太阳黑子相对数R对时延的影响;τ_s为周年变化对时延的影响;τ_d为周日变化对时延的影响;t_s、t_d分别表示年和日的数。以武昌时辰站的实际收时结果比对,每天接收BPV时号八次,用此公式计算全年所有的收时精度均优于用BIH经验公式所获得的收时精度。     

太阳射电快速频漂和偏振逆转波的传播解释

本文研究了寻常波和非常波在线性传播条件下，对快速毫秒级spike的时延、频漂和偏振逆转的影响．计算表明，在（20－40）×Baumbach－Alien的电子密度分布下，由于传播产生的时延，偏振逆转等约为30－300ms，这与观测结果在量级上是一致的．这说明在快速活动中传播效应是一个重要的因素．     

短波时号异常现象对授时的影响

本文统计分析了1982年—1983年在距 BPM 短波时号台660公里的武汉收录 BPM 时号的资料,表明短波时号异常现象给短波授时带来的不利影响;在 UT13~h,出现传播时延比正常时延大4.80±0.98毫秒的概率为25.9%,同时表明该现象的出现与电离层的季节性变化,昼夜变化以及太阳活动周的变化相关。[1]参考陈洪卿:“短波时号异常现象的初步研究”《科学通讯报》第27卷1982年14期。     

短波时号传播的多径效应问题

通过测量,发现短波时号传递时延的异常变化,分析认为与电波传播的多径效应有关。     

双向不对等几何路径对卫星双向时间频率传递的影响

分析了在卫星双向时间频率传递中,由地面站间钟差和卫星运动引起的双向几何路径不对等导致的双向几何路径时延差对双向时间比对计算结果的影响。选取了3颗卫星（中卫1号、北斗3G、IGSO70）和3组地面站（北京-成都、北京-喀什、北京-三亚）组成的9条卫星双向时间频率传递链路作仿真计算。对于这9条链路,仿真结果显示：1）当两地面站间钟差在1μs～10 ms范围内时,通过GEO卫星比通过IGSO卫星的双向不对等几何路径时延之差对双向时间比对计算结果的影响（τ值）较小;2）假设地面站间钟差在1 ms内时,通过 GEO卫星的卫星双向时间比对链路所对应的τ值均在皮秒量级,一般可忽略;通过 IGSO 卫星的卫星双向时间比对链路所对应的τ值均在纳秒量级,一般不可忽略。     

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％。     

脉宽调制(PDM)发射机时延的分析测量

在对我国BPM短波授时台目前使用的脉宽调制（PDM）发射机的电路结构,时频特性,调制信号失真及影响时延变化的因素作分析的基础上,对脉宽调制（PDM）发射机时延进行了分析测量,这一工作不但为授时发播控制提供了参考,还有助于时频工作对这种发射机有关时频性能的了解。     

探月卫星同波束VLBI差分相位时延闭合计算与分析

针对同波束干涉测量中差分相位时延模型验证、解算结果周跳检测与校正问题进行分析。给出了相位闭合和差分相位时延闭合计算原理与方法,并以SELENE任务中解算的差分相位时延数据为算例进行分析,差分相位时延闭合计算结果小于几皮秒。验证了差分相位时延基于同一波前的模型,可用于对差分相位时延中周跳问题进行检测,可对数据波动情况进行监视,为数据后处理提供依据。在实际应用中,该方法可随着数据处理过程的推进同步进行,因此,十分有利于同波束干涉测量方法的实时实施,并应用于卫星导航。     

BP L在几条路径上的传播时延和大地等效电导率

本文分析了1984年用搬钟的方法实测 BPL 信号传播时延和场强的结果,得出了在信号地波复盖范围内,根据信号的场强预算传播时延可获得很高的精度,提出了计算时地波传播路径合理分段的基本原则,提出了尚未解决的大城市高大建筑物对信号时延的影响问题。     

Wait公式与Millington经验公式预测地波时延的比较

为了了解用于预测沿光滑分段均匀混合路径传播的地波时延的Millington经验公式的实用性,对Millington经验公式和用于预测沿光滑分段均匀混合路径传播的地波时延的严格的Wait公式进行了比较。在Wait积分法用计算机软件实现的基础上,用上述2种方法分别计算多条实际路径的地波二次相位因子,并对计算结果进行了比较。比较结果表明,在实际工程应用中用Millington经验公式进行地波时延预测符合应用要求。     

对LF电磁波传播时延实测值准确度的讨论

关于 LF 电磁波传播时延实测值与计算值不一致性的问题,日本 Shigetaka Hjima 先生从收、发两地坐标改正和分析 LF 定时接收机天线时延的角度作过论述,本文试图从授时控制 LF 定时及接收机设备时延两个方面进行探讨。根据1978～1981年三次搬钟实验结果,上海天文台、陕西天文台利用“交响乐”卫星和巴黎天文台进行时间比对的结果(1979年6月18日～27日)以及 Shigetaka Hjima 先生在《日本的时间与频率》一文中所公布的搬钟实验资料。分析这几次实验所反映的 LF 地波传播时延实测值与理论计算值的一致性(偏差小于1μs)与不一致性(偏差大于1μs)的情况和其中的原因,认为这种不一致性的主要原因是由于 LF 时号的发射天线电流相位超前于主钟秒詹号。本文讨论了 LF 定时接收机时延采用值和实测值问题,及其对授时台控制和时间同步准确度的影响.强调了正确测定 LF 定时接收机系统时延值的重要性。     

短波收时结果分析

本文通过对我台1982～1985年的短波收时资料的计算处理,得到几年短波收时的精度。结果表明:年波动标准偏差最大为0.16毫秒,四年中相位波动标准偏差最大值为0.26毫秒。并对影响短波同步精度的因素和异常现象进行了初步分析。     

罗兰C地波定时精度变化的分析(摘要)

1 定时精度计算方法罗兰C地波定时精度既受发射和接收设备时延的影响,又受到信号传播路径的影响。传播路径时延一般认为只受传播路径上大地导电率和大气折射率的影响。时号时延误差包括系统误差和随机误差,系统误差可通过理论计算和搬运钟比对方法校正;随机误差     

低频地波场强和二次相位因子计算的可视化实现

准确计算地波场强和时延是利用BPL或罗兰-C定时的关键技术之一。利用VC++面向对象和可视化的程序设计实现了低频范围内任意距离上场强和二次相位因子的计算。MicrosoftWindows图形用户界面使得工程人员操作起来简单易懂,更加具有实用性。比较表明,该程序的计算结果与现有的数据吻合得非常好,计算结果准确度较高。     

一种基于差分的长波授时方法研究

长波授时具有覆盖范围广、信号传播稳定、抗干扰性能好的特点.长波授时的关键是精确计算长波信号在传播路径上的时间延迟.由于长波传播路径的复杂性以及气象条件的实时性变化,传统的时延预测方法难以实现较高的授时精度.借助于GPS信号,长波定时接收机可以间接获得较精确的传播路径时延.利用长波覆盖范围内相距不远的两接收点具有空间相关性以及传播路径上的电参数近似的特点,计算分析两接收点上传播路径时延的相关系数.在此基础上,提出了一种利用差分进行长波高精度授时的方法,该方法就是利用基准站上预报的差分改正数修正用户点上的传播路径时延.计算结果表明:差分修正后,传播路径时延的预测精度得到一定程度的提高,差分效果明显.这种长波差分授时计算方法可以有效利用传播路径上的公共误差,改善长波时延预测精度,提高长波的授时精度.     

大地坐标的变换与长波传播距离计算

利用长波定时,要求距离计算达到来级精度。本文提供了坐标系统的变换公式,以达到在同一椭球面上进行距离计算。换算到WGS—72椭球面上的坐标值与直接测定的坐标值(在WGS—72椭球面上)相差甚微,两者分别计算到Y台的时延仅有0.017μs的差异。可以满足Loran—C地波传播距离和时延的计算精度。     

长波信号中周期修正项对授时精度的影响

周期修正项是长波授时信号的一个特征量,它通常与长波授时信号的跟踪点有关。在授时过程中,它是影响长波传播路径时延计算的重要因素。讨论了长波定时信号接收端感应电动势周期修正项与发射端电流信号周期修正项的不同,分析了磁天线和电天线对周期修正项的影响,计算了实际传播介质中周期修正项的大小。结果表明:当传播路径上的电参数恒定时,周期修正项与传播距离有关,传播距离越大,感应电动势的周期修正项也越大,并且两者呈线性关系。同时,周期修正项也受等效电导率等因素的影响,在恒定的距离上,等效电导率越小,周期修正项反而越大。授时用户可以利用感应电动势周期修正项的数值计算结果修正传播路径上的时延,有效地提高传播路径时延计算的精度,从而提高授时精度。     

VLBI观测中不同对流层大气时延模型的比较

本采用上海、昆明和乌鲁木齐三个VLBI站各自不同的大气参数分别计算并比较了Chao、Marini和CfA-2.2三个大气时延械琪不同地平高度ε的映射函数所对应的理论大气时延值。结果表明，Marini模型有相对较大的偏差；Chao与CfA-2,.2模型相比较，在ε=10°＋20°范围，夏季湿性大气时延偏差的三个站的平均为＋47mm- 6mm，而冬季干性大气时延偏差的相应平均为-28mm--9mm；在平均大气条件下，偏差值约为10mm左右。分析表明，Chao与CfA-2.2模型的理论时延之差与季节分布有关，可能的原因来自Chao模型的影响和CfA-2.2模型中湿映函数的误差，有这待于未来VLBI观测结果的进一步试算和对大气时延模型的改进。     

太阳射电快速频漂和偏振逆转波的传播解释

本研究了寻常波和非常波在线性传播条件下，对快速毫秒级ｓｐｉｋｅ的时延、频漂和偏振逆转的影响。计算表明，在（２０－４０）×Ｂａｕｍｂａｃｈ－Ａｌｌｅｎ的电子密度分布下，由于传播产生的时延，偏振逆转等约为３０－３００ｍｓ，这与观测结果在量级上是一致的。这说明在快速活动中传播效应是一个重要的因素。