两种状态下GPS时间比对的时域特性分析

为了了解SA效应对GPS时间比对的影响，我们从1991年底到1992年初进行了一些实验，并对两种状态下的GPS时间比对的时域特性进行了比较。本描述了得到的一些结果。1、方差分析表明：SA效应影响的结果比正常状态的结果相差较大。（1）短期（取样时间为10秒，数据长度为13分钟）结果为时间比对精度降低了5－10倍，频率稳定度降低了约2倍多；（2）长期（取样时间为1天，数据长度为1个月）结果为时间比对精度降低了3－5倍，频率稳定度降低了4－15倍。2、短期的噪声特性分析表明：正常状态下GPS时间比对的噪声过程为调相白噪声，受SA效应影响GPS时间比对的噪声过程呈波浪性变化，主要是低频噪声。为同取样时间内出现的噪声过程如下。     

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.     

CSAO多通道GPS／GLONASS接收机试运行结果

陕西天文台(CSAO)的多通道GPS/GLONASS接收机(R100/30T)自2001年6月起处于试运行阶段,经过系统调整和反复调试,两套接收机从8月8日以来取得正常接收结果.对两套接收机作了零基线共视比对,单通道GPS的单个记录的比对精度达±1.79ns;在同一时间多通道GPS比对平均值的精度达±0.82ns.GLONASS P码单通道的单个记录比对精度达±0.82ns,多通道平均值的精度达±0.57ns.上述精度与国际上同类型接收机相比较说明,CSAO的这两套R100/30T的质量较好(噪声小).CRL和CSAO的R100/30T数据的共视比对结果说明,把多通道GPS/GLONASS接收机用于远距离时间比对(尚未进行精密星历表改正),精度可以达到±4.79ns (GPS C/A码)和±2.27ns (GLONASS P码).     

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。     

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。     

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％。     

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。     

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。     

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。     

对地方电视台转播CCTV时延的测定

讲述了同步广播卫星电视时间信号的测量方法和测量结果，获得了CCTV1、CCTV2通过同一颗卫星（亚太－1A）转播的时延差值为16333μs，测量精度在10ns以内；CCTV2、CCTV4分别经两颗卫星（亚太－1A、亚洲－Ⅱ）转播，在陕西天文台卫星地面接收站时延差值为1644．20μs，精度为50μs，并分析了影响时延差值和精度的原因。同时测量了地方电视台转播亚太－1A的CCTV信号与直接接收亚太－1A的CCTV信号的时延差值，其测量精度为0．1μs。这些结果为利用同步广播卫星的电视信号进行高精度的时间服务提供了参考依据。     

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。     

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。     

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。     

GPS共视时间比对中的电离层时延改正问题

众所周知，GPS共视是目前国际上主要的时间传递比对技术，其中扣除电离层时延是很重要的一个方面。介绍了如何采用国际GPS服务中心(IGS-International GPS Service)公布的电离总电子含量(TEC-Total Electron Content)图来进行电离层时延改正。结果表明：对于单频GPS接收机，采用TEC图作电离层时延改正后的单站定时和共视比对精度比用理论模型作改正的精度有很大的提高。通过比较还表明，亚太地区的时间实验室之室的时间传递精度比欧美地区的要低，这可能是因为亚太地区用于测量TEC的IGS测站少，因而导致该地区的TEC的精度较低。     

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.     

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。     

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.     

GPS二次差数据分析

根据在加拿大国家研究院（NRC），美国国家标准局（NBS）和美国海军天文台（USNO）之间通过不同GPS卫星和不同跟踪时间和共视测量数据，计算和分析了“一般二次差”和“时刻间二次差”观测量，借助于一些有意义的结果，人们可以加深对GPS各项误差源的认识，本文提出了利用单通道接收机得到“卫星间二次差”的“伪同步”方法，并建议了一种把两台站间所有时间比对共视测量数据结合在一起的无偏差权平均计算方法。