高精度时间间隔测量技术与方法

时间间隔测量技术,尤其是高精度的时间间隔测量技术意义重大。不论是电信通讯、芯片设计等工程实践,还是原子物理、天文观测实验等理论研究,以及激光测距、卫星定位等航天军事技术,都离不开高精度的时间间隔测量技术。经过几十年的研究,目前已经有多种测量方法。在阐明插值原理之后,依次介绍了直接计数法、扩展法、时间幅度转换法、游标法、抽头延迟线法和差分延迟线法等主要方法。然后对影响测量的几个因素,包括非线性和不定态作了讨论。针对这些不良影响,还探讨了一些提高精度和稳定度的方法,比如非线性校正、PLL(Phase Lock Loop)和DLL (Delay Lock Loop)技术。最后,对时间间隔测量技术的前景作了展望。     

用GPS监测城市地面沉降的可行性研究

研究了用GPS观测取代常规水准测量方法监测城市地面沉降变化的可行性。在宁波市进行了两期GPS测量和水准测量，观测中并采取一定的措施以获得高精度的高程分量。顾及到对流层延迟的影响，采用Saastamcinen模型改正对流层延迟的干分量部分，用分段线性方法来估计对流层的湿分量变化。用Bernese软件对数据进行处理，获得了毫米级的高程精度。实际算例证明，用GPS测量代替水准测量来监测城市地面沉降变化是可行的。     

GPS/VRS 参考站网络的对流层误差建模技术研究

在虚拟参考站(VRS)技术中,参考站与流动站间的高程差异会引起对流层误差改正数中存在系统偏差影响,使对流层改正精度降低。在常规网络内插改正模型的基础上,借助先验对流层模型,提出了一种能自主修正高程偏差的距离相关对流层网络内插模型(MHDIM)。基于四川GPS连续运行参考站网络(Sichuan GPS Reference Station Network-SGRSN)实际测试数据的分析表明,对于地形变化较大的中长距离稀疏GPS/VRS参考站网络(如流动站与参考站间高程差异大于500m),应用MHDIM模型可使对流层延迟误差改正精度提高到2到3cm并实现cm级网络RTK定位结果,适用于GPS/VRS参考站网络cm级实时动态定位要求。     

一种基于SARIMA的经验对流层延迟模型

为了减弱对流层延迟的影响,提高GNSS定位精度,探讨了在无气象参数的条件下,利用预测模型计算对流层延迟的可能性,并提出了一种经验对流层延迟预测模型,即基于季节性自回归移动平均模型（SARIMA）的对流层延迟预报方法。结合中国长春和上海两个地区的ZTD数据进行预测分析,预测结果表明：基于SARIMA的ZTD预报模型能够满足不同地区不同时段下的ZTD估计需求,是一种较高精度的ZTD预报方法。     

GPS精密定位中对流层延迟误差的研究

对流层延迟是影响GPS精密定位精度的主要因素之一,本文采用不同的数据处理方案对国内4个IGS站一周的观测数据进行处理。实验结果表明,利用高度角加权、水平梯度参数并结合Niell投影函数方案能最大限度地利用低高度角的观测数据,从而提高坐标向量和基线向量高程方向上的精度。     

实时温度补偿的 TD C时间间隔测量方法设计与实现

GNSS系统中时间间隔测量对于时频基准的完好性监测具有重要意义。本文针对T DC时间间隔受温度影响的特点,提出了一种适用于高精度 T DC测量的温度补偿方法。从理论上推导了该方法的实现原理,并通过仿真和实测数据进行了验证,结果表明：TDC通过补偿后样本测量值的标准偏差由270 ps降低到76 ps ,T DC测量精度得到较大改善。     

一种新的高精度全球对流层天顶延迟模型

对流层延迟是影响高精度卫星导航定位的关键因素,也是大气科学研究的重要数据.针对已有全球对流层延迟模型的模型方程未同时顾及高程、纬度和季节变化以及模型构建时仅使用单一格网点数据等问题,本文提出了一种对流层天顶延迟(ZTD)全球模型构建的新方法,即引入滑动窗口算法将全球剖分为大小一致的规则窗口,利用2008—2015年全球大地观测系统(GGOS)大气格网产品构建每个窗口同时顾及高程、纬度和季节因子的全球ZTD新模型(GGZTD模型).联合未参与建模的2016年全球GGOS格网产品和2016年全球316个IGS站精密ZTD产品,检验了GGZTD模型的精度和适用性.结果表明:以GGOS大气格网ZTD产品和IGS站ZTD产品为参考值,GGZTD模型在全球的精度分别为3.58 cm和3.62 cm,相对于UNB3m模型和目前标称精度最优的GPT2w模型计算的ZTD信息,GGZTD模型在全球表现出了最优的精度和稳定性,其精度相对于UNB3m模型具有显著的提升(精度提高了30%以上),相对于GPT2w模型仍具有一定的改善;在ZTD计算时GGZTD模型相对于GPT2w模型显著地减少了模型参数,尤其相对于GPT2w-1(减少了99%).GGZTD模型只需输入位置与时间和依赖相对较少的模型参数则能在全球获得高精度和稳定的ZTD信息,极大地提升了模型的计算效率.     

青藏高原东部的Pn波层析成像研究

利用INDEPTH/ASCENT台阵和其它布设在青藏高原的流动宽频带地震仪数据,反演了青藏高原东部和周边区域的上地幔顶层Pn波速度以及台站延迟.研究区域的平均Pn波速度是8.1 km/s,略高于中国大陆的平均Pn波速度.低速区主要分布在羌塘地块的西部和松潘-甘孜地块,高温异常的岩石圈上地幔很可能是导致这一低速区的原因.班公-怒江缝合带东端区域的Pn波速度达到8.35 km/s,这一高速区可能与向北俯冲的印度板块(东端)有关.另一Pn波高速区分布在祁连山和昆仑山之间,主要由柴达木盆地和共和盆地及其周边地区,两个并不完全连续的高速异常区组成,它可能对应于特提斯洋闭合时北部增生的克拉通地体;在后来的欧亚板块与印度板块的碰撞中,这一地体有可能阻挡了青藏高原向北的生长.相对密集的台站提供了高分辨率的速度结构横向分布和地壳厚度变化.台站延迟显示青藏高原北部和东部的地壳存在显著的减薄--松潘-甘孜地块东北缘的地壳厚度仅为约50 km,而羌塘地块东部唐古拉山地壳最厚,达到75 km,这可能是由于印度-欧亚板块碰撞引起的羌塘地块内部变形增厚所致.     

Actuator dynamics compensation based on upper bound delay for real‐time hybrid simulation

Real‐time hybrid simulation represents a powerful technique capable of evaluating the structural dynamic performance by combining the physical simulation of a complex and rate‐dependent portion of a structure with the numerical simulation of the remaining portion of the same structure. Initially, this paper shows how the stability of real‐time hybrid simulation with time delay depends both on compensation techniques and on time integration methods. In particular, even when time delay is exactly known, some combinations of numerical integration and displacement prediction schemes may reduce the response stability with conventional compensation methods and lead to unconditional instability in the worst cases. Therefore, to deal with the inaccuracy of prediction and the uncertainty of delay estimation, a nearly exact compensation scheme is proposed, in which the displacement is compensated by means of an upper bound delay and the desired displacement is picked out by an optimal process. Finally, the advantages of the proposed scheme over conventional delay compensation techniques are shown through numerical simulation and actual tests. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.