对流层双向时间比对及其时延误差分析

双向时间比对技术广泛应用于高精度时间同步系统中,借鉴卫星双向时间比对和流星余迹双向时间比对原理,本文提出利用对流层散射通信进行双向时间比对的思想。分析对流层散射通信延迟理论及其在高精度时间比对中的重要性,研究对流层双向时间比对技术原理及其时延误差,根据选择的3个观测站的气象数据,详细分析各站在不同计算模型下的延迟误差,并设计了一种多站对流层散射双向时间比对系统。研究表明,在对流层散射双向时间比对中,散射传输时延误差是影响比对精度的最大因素,估计理论上总时延误差在1.2ns左右。     

星地无线电双向时间比对法误差源分析

本文简要介绍了星地无线电双向时间比对法的基本原理,给出其地心惯性系中计算模型,分析了各种误差源对星地间相对钟差的影响,计算了在几种计算精度下卫星和地面站位置和速度误差所需要达到的精度.结果表明:影响星地无线电双向法精度的主要误差源为设备时延误差和电离层延迟误差,而由于卫星和地面站位置不准确引起的误差相对较小;对于电离层...     

星地时间比对的原理及实现

文章介绍了几种星地时间比对的方法并对几种方法的精度进行了简要分析。为验证分析的正确性，文章首先采用2002年10月GPS35卫星的伪距和SLR实测数据计算了星地钟差，然后将本文计算的星地钟差与IGS精密星地钟差进行了比较。通过比较分析发现：①利用伪距与卫星激光测距比对计算的星地钟差精度可以达到1．5ns；测定的星地钟差与实际的星地钟差不存在系统差。②利用伪距与卫星激光测距比对可以完成导航卫星钟与地面系统标准时钟的比对；该方法有助于分离导航卫星的坐标和钟差，便于对星地钟差的研究。     

导航星间链路体制星地时间同步性能及其相关因素分析

利用北斗组网星座资源,将导航体制星间链路技术应用于星地时间同步是一种较好的远程高精度时间传递方法。星地时间同步通过双向单程测量能够抵消大部分信道误差,从而提高测量精度,但仍存在因部分上下行路径不一致所引起的残留误差,影响最终时间同步性能。本文主要介绍星地时间同步的基本原理,给出时间同步过程中主要误差修正方法,重点分析轨道先验信息对时间同步性能的影响,并利用不同精度的轨道对星地实测数据进行分析和验证。结果表明,采用北斗广播星历与精密星历解算的星地钟差拟合残差RMS值均优于0.1 ns,当轨道信息叠加一定程度的随机误差时,通过平滑处理的方法可以进一步提高时间同步精度。本文可为星地实现高精度时间同步提供一定的技术参考和积累。     

基于星地/星间联合观测的时间比对方法

星间观测实现了移动卫星的连续跟踪,是提升卫星钟时间比对精度的重要手段。研究了基于星地/星间联合观测时间比对技术;推导了星地/星间时间同步比对模型;给出了星间钟差到星地钟差的一致性归算方法。理论上加入星间观测移动卫星钟差预报精度能大幅提升,但异质观测设备导致钟差观测序列不连续,影响了卫星钟预报精度。研究了小幅钟差跳变的探测与补偿技术,提出了基于传统粗差探测与相邻历元组差相结合的钟差跳变探测方法,有效消除了异质观测设备带来的钟差不一致性,提升了卫星钟预报精度。最后利用实测与仿真数据验证了所提出的理论和方法的正确性和有效性。     

基于GPS数据的星地单向时间同步

本文给出了星地无线电单向时间同步技术的原理和数学模型,分析了1ns时间同步精度对于观测值和改正项的精度要求;基于GPS观测值分析了几个影响时间同步的改正项;计算TN站钟差,并分析了其精度,结果表明基于GPS数据的星地单向时间同步精度是7ns。     

下行L波段轨道法时间比对计算模型误差分析

通过星地时间比对可以实现地面站与卫星之间的时间同步,主要采用的星地时间比对方法有星地无线电双向比对、卫星激光双向测距比对、下行L波段轨道法比对、伪码与卫星激光测距比对和伪距与星地测距比对等。本文介绍了下行L波段轨道时间比对法在地心惯性系中的计算模型,对影响下行L波段轨道法时间比对精度的主要误差源进行了详细分析。     

大气折射率时间变化对地球同步轨道圆迹SAR聚焦性能的影响

结合了圆迹SAR(CSAR)和地球同步轨道SAR(GEOSAR)的特点,地球同步轨道圆迹SAR(GEOCSAR)具有大面积区域观测、可获得目标三维信息、可对目标区域连续监测等优点。但GEOCSAR合成孔径时间长,完成整个圆周孔径测量的时间为24小时,而大气变化的时间尺度经常表现为数分钟到数小时,因此大气折射率时间变化将会对GEOCSAR方位向聚焦成像产生重要影响。本文考虑L波段GEOCSAR,因此对流层和电离层效应均不可忽略。文中建立了对流层和电离层折射率时间变化引起的相位误差模型,分析和推导了折射率时间变化对GEOCSAR方位向聚焦性能的影响,计算了引起L波段GEOCSAR聚焦性能退化的最小对流层折射率和电离层电子含量随机时间变化量,并通过仿真进行了验证。     

GPS时间系统及其在时间比对中的应用

分析了GPS时间系统的结构组成和工作原理,对GPS时间系统、协调世界时和国际原子时的关联性进行了探讨。进一步阐述了GPS在全球时间比对中的重要作用,给出GPS共视和GPS载波时间比对两种时间比对方法的数学模型,并利用实际比对数据对二者精度进行分析,表明GPS共视与载波时间比对技术具有良好的频率稳定度。     

GPS卫星定位误差分析

GPS测量数据中包含有多种误差,按其产生的来源、性质、大小及对测量产生的影响等进行了介绍和初步分析,提出了相应的措施以便消除或削弱它们对测量结果的影响。     

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。     

顾及大气延迟误差的中长基线RTK算法

针对常规RTK作业距离一般不超过15km的问题,提出了一种顾及大气延迟误差的中长基线RTK的算法,突破了常规RTK作业距离。在中长基线情况下,与大气延迟有关的误差如电离层延迟误差、对流层延迟误差等,随着基线长度的增加,空间相关性大大降低,进而影响整周模糊度的快速解算。基于卡尔曼滤波算法,采用非组合差分定位模型,对于电离层延迟误差采用了电离层加权模型进行估计,对于对流层延迟分别采用了相对对流层延迟参数估计和绝对天顶对流层参数估计。最终通过实测数据对该算法进行了算法验证和结果分析。试验结果表明:该算法可以实现中长基线RTK的快速解算,并且在估计相对对流层延迟时,绝对天顶对流层参数估计不利于基准站和流动站的对流层延迟分离,一般采用估计流动站上的相对对流层延迟。     

GPT3模型中国区域大气剖面应用精度分析

对流层延迟是卫星导航定位最主要的误差来源之一,精确计算对流层延迟有助于模糊度的收敛及定位精度的提高。目前应用最广、精度最高的对流层经验模型是全球气压气温模型,为了验证GPT3模型计算中国区域地表至11 km大气剖面对流层延迟改正的精度,利用2011—2020年中国区域82个参与全球气象交换的测站的无线电探空数据,对GPT3的气压(P)、气温(T)、水汽压(E)以及加权平均温度(T_m)进行精度检验及分析,实验结果表明,GPT3模型精度受纬度和高程影响较大,其中GPT3-P和GPT3-T_m受纬度影响显著;GPT3-P在地表RMS为8.02 hPa,而在地表至11 km其RMS为20.01 hPa,说明模型地表精度要优于大气剖面精度,GPT3-T_m呈现同样的规律,而GPT3-T的地表以及地表至11 km的RMS分别为7.94 K、7.53 K,GPT3-E的RMS分别为2.42 hPa、1.97 hPa;模型在不同年积日的精度存在差异,呈现一定的季节特性,但其精度在长时间区间内没有明显变化。总体而言,GPT3模型在中国地区范围...     

InSAR大气延迟误差分析

分析了大气延迟的各分量（干延迟、湿延迟、液态水延迟和电离层延迟）对InSAR观测的影响。结合InSAR／DInSAR的数学模型,推导了对流层延迟对重轨干涉测量模式影响的双差模型、对三轨法和四轨法DInSAR对流层延迟的三差模型。并基于此,依据误差传播定律推导了对流层延迟误差对InSAR产品精度影响的公式。     

隧道工程横向贯通误差的影响因素及其误差分析

影响隧道贯通误差的因素主要有洞内起始方位角、测角精度和测边精度,本文分析起始方位角、测边、测角对隧道贯通误差的影响,得到曲线型、直伸型两种隧道的公式,尤其是分析不同长度、不同精度、不同导线边长条件下横向贯通误差的变化,得出一定规律来指导实践。     

地心非旋转坐标系中伪距与激光测距法时间比对计算模型

分析了伪距与激光测距法时间比对的基本原理,分别从数学和几何角度详细推导了地心非旋转坐标系中伪距与激光测距法时间比对的基本计算模型,这对于实现星地之间高精度的时间同步具有重要意义.     

考虑星间链路的星地时间同步与上注调度的启发式算法

通过描述全球导航卫星系统基于星间链路的星地时间同步与上注任务过程,分析了基于星间链路的星地时间同步与上注任务约束复杂、星地链路资源紧缺等特点。在此基础上建立了任务调度模型,提出了基于规则的多阶段启发式算法,将出入境卫星与非出入境卫星任务按小时分步调度,设计了总体调度流程,并给出了算法流程中每一步的启发式规则。最后,设计了三个具有代表性的算例并进行测试,结果证明了该方法的有效性。     

中性大气对非差伪距定位的影响及其模型改正分析

中性大气包括对流层和平流层,它们对GPS信号造成的延迟影响是GPS定位的一个主要误差源。与电离层的影响相比,消除中性大气的延迟影响更复杂,只能用经验模型进行改正。本文就中性大气对GPS定位的影响进行详细地分析和说明,对中性大气改正模型及其相关问题进行明确地论述。最后以中国IGS跟踪站一年中不同季节的观测数据为基础,通过对相同的数据采用不同的中性大气改正模型分别进行相同的定位解算,并对不同模型的定位结果进行分析,得出有关中性大气模型改正与GPS定位之间及改正模型间的定性和定量的关系。     

共模误差对坐标时间序列分析的影响

基于2013年至2018年环渤海地区GPS基站6年的观测数据,研究了共模误差对坐标时间序列分析的影响。首先利用主成分分析方法提取环渤海区域27个基准站的共模误差,以N、E、U三个方向的第一主成分来计算共模误差;然后使用最大似然估计法得到各测站剔除共模误差前后的噪声。发现在消除共模误差后,N,E,U方向的相对坐标时间序列得到改善,白噪声,闪烁噪声和随机行走噪声明显减小。结果表明,共模误差的剔除有效的提高了坐标时间序列分析的精度。