GPS共视比较技术在原子时间综合中的应用

GPS共视比较技术在原子时间综合中的应用

一、GPS共视比对技术在综合原子时中的应用(论文文献综述)

王威雄[1](2021)在《守时系统国际时间比对数据融合方法研究》文中提出高精度时间比对是国际标准时间UTC产生中的重要环节,也是精密时间用户向国家标准时间溯源的基本手段。UTC(NTSC)作为全球参与UTC计算的重要守时系统之一,其国际比对链路必须保证连续、稳定、可靠运行。UTC(NTSC)基准系统现有多条相互独立的卫星双向时间比对(TWSTFT)和GNSS时间比对链路,但在UTC比对中目前仍以单一手段为主,在链路切换或故障时可靠性还有提升空间。因此,如何融合现有冗余时间比对数据来提高国际时间比对链路的稳定性和可靠性是当前研究的一项重要工作,另外,对多模GNSS时间比对进行融合处理从而提升单系统时间比对性能,以及将GNSS时间比对与TWSTFT融合来改善TWSTFT中的周日效应也是当前时频领域的热点问题。本文利用我国时间基准UTC(NTSC)系统现有的多种时间比对手段,通过不同的数据融合算法就时间比对数据融合涉及的时间比对原理及误差项修正、融合模型的建立及参数估计、对融合结果的性能评估等方面进行研究,并采用实际算例进行验证。主要研究工作和贡献如下:(1)介绍了用于融合处理的时间比对技术的基本原理和性能评估方法。首先梳理了TWSTFT、GNSS共视和精密单点定位(PPP)时间比对的基本原理和误差项来源,具体给出了每种方法对应的误差修正方式;分析了直接校准和间接校准的硬件时延校准方法,重点讨论了间接校准中利用GNSS移动校准站以及基于链路双差校准的流程及相应的不确定度分析,并利用实际数据进行了验证。结果表明,利用GNSS移动校准站实现了对亚欧TWSTFT链路的成功校准,实际校准不确定度在当前1.5ns的校准不确定度范围内。已校准的PPP链路可通过链路双差校准的方式对GPS共视链路进行校准,校准不确定度约为3.0ns。(2)研究了基于Vondrak-Cepek组合滤波的北斗共视和TWSTFT融合方法。为提高守时链路可靠性并减小卫星双向时间比对中的周日效应,利用北斗共视链路没有周日效应的特点,通过Vondrak-Cepek组合滤波方法对不同基线长度链路间的北斗共视时间比对结果分别与硬件SATRE TWSTFT和软件接收机SDR TWSTFT结果进行了融合处理。采用时间偏差和幅值频谱两个指标以及GPS PPP时间比对链路分别对融合结果进行内外符合评估。结果表明,经过Vondrak-Cepek滤波的融合结果中周日效应基本消失,融合后24小时频谱分量幅值相比融合前最少减小84%以上;融合结果平均时间为1d的时间偏差稳定度相比融合前SATRE和SDR TWSTFT的稳定度明显提高,对长基线NTSC-PTB的平均增益因子为1.83(1为零增益),对短基线NTSC-NIM链路的平均增益因子为1.64;融合解与GPS PPP链路差值(DCD)结果的标准差也明显减小,NTSC-PTB SATRE双向链路DCD标准差由融合前0.95ns减小为0.35ns,NTSC-NIM SATRE双向链路由1.02ns减小为0.61ns,融合后链路噪声得到明显改善。(3)从Kalman滤波方法“预测-修正”的思想出发,提出了基于Kalman滤波的TWSTFT和GPS PPP时间比对融合算法。以短期稳定度好且分辨率高的GPS PPP结果的一阶差分量作为长期稳定度好但分辨率低的TWSTFT结果的平均频率变化量,与TWSTFT数据一起作为Kalman滤波的组合观测量,通过滤波参数的选取优化获得融合观测的状态估计,即融合时间比对结果,并从质量控制方面对Kalman滤波观测值残差的正态性进行了检验与分析。通过在不同基线长度上的试验结果表明,Kalman滤波观测值残差近似服从正态分布,融合结果中的周日效应基本消失且短期稳定度明显提高,在平均时间32小时内对不同基线长度的SATRE TWSTFT的TDEV增益因子约为5 8,对SDR TWSTFT的增益因子约为4 6;融合结果与参考链路的DCD偏差小于300ps,保证了融合解与参考链路的一致性,提升了国际时间比对链路的可靠性。(4)利用联邦滤波算法并行化计算和高容错性的特点,提出了基于容错联邦Kalman滤波的多模GNSS共视时间比对融合算法。随着全球各GNSS系统的不断建设,GNSS观测数据充分冗余,多模GNSS融合时间比对成为当前热点之一。本文首先在长短基线上对GPS、Galileo、GLONASS以及北斗二号系统的共视性能进行了分析,结果表明Galileo系统共视性能优于或与GPS系统相似,优于当前星座状态下的GLONASS和北斗二号系统;采用已校准的GPS PPP链路对单星座结果进行双差校准后,利用各链路特性对联邦Kalman滤波主滤波器和子滤波器关键参数进行赋值,同时在Kalman滤波的状态方程中引入量测噪声系数来对量测噪声进行动态调整,当子系统发生故障时对故障进行实时检测和隔离,最后获得性能更佳的融合结果;将融合解与单Galileo共视、标准差加权以及GPS PPP时间比对结果进行对比分析,通过不同基线长度上的大量算例表明,相较其他方法的时间比对结果,容错联邦Kalman滤波融合解在减小时间比对链路噪声水平,提高时间比对链路稳定度和可靠性上都具有明显的优势。

王平利[2](2020)在《基于VLBI的时间比对方法研究》文中研究指明时间是所有物理量中测量精度最高的物理量,许多物理量的测量都是通过时间测量来实现的,可以说时间测量精度的提高可以促进测量科学的发展。远程时间比对是时间测量的一种方式,用于测量远地时钟间的相对偏差,是远程时间同步、远程时间传递及国际原子时建立的基础。VLBI是目前测量精度最高的天体测量和空间大地测量技术之一。VLBI以氢原子钟的时间和频率信号为参考,观测银河系外射电源(如类星体)的射电信号,采用干涉原理测量射电信号到达两个VLBI站的时延和时延变化率,进而实现对射电源方向和站间基线向量的精确测量,同时还可以精确估计站间钟差。VLBI这种精确估计站间钟差的能力,使之有可能成为一种与现有的卫星双向法、卫星共视法等远程时间比对方法完全不同的、新的、高精度的远程时间比对方法。研究基于VLBI的时间比对技术,旨在发展一种新的远程时间比对方法,提高远程时间比对精度,这对于促进测量科学的发展具有积极意义。本文系统性的研究了VLBI时间比对方法、主要误差源及相关特性以及VLBI时间比对系统时延校准的问题。主要研究内容和相关结论如下:(1)研究了天测与测地VLBI时间比对的基本原理,分析了钟差对VLBI测量结果的影响特点,探究了VLBI估计钟差的解析原理和实现过程,分析了VLBI时间比对的基本特点。针对站间原子钟瞬时钟差的解算需求,提出了无钟差约束的VLBI时间比对方法,并推导了相关数学模型。(2)研究了VLBI时间比对误差源的影响机制和特性,分析了各误差源间的相关特性。认为VLBI时间比对与卫星共视时间比对在原理、误差源及钟差测量机制上有很多相似之处,二者都属于间接时间比对方法。分析比较了对流层时延在VLBI与卫星共视法中的处理模型,认为卫星共视法采用固定天顶对流层时延的方法是一种简单近似的方法,天顶对流层时延的剩余误差会直接影响共视比对结果。天测与测地VLBI将天顶对流层时延作为待求参数同钟差参数一起解算,可有效避免天顶对流层时延对VLBI测量结果的影响,但是根据VLBI观测方程的解析过程分析,天顶对流层时延与钟差存在一定的相关性,这种相关性对钟差估计结果具有一定的平滑作用。(3)结合VLBI观测系统,分析了VLBI测量系统时延的构成及其测量方法,针对数字化处理终端时延等常数项系统时延是VLBI时间比对的主要系统时延且无法直接测量,研究认为可以采用零基线联线干涉和短基线联线干涉的相对系统时延校准方法。针对移动校准站在移动过程中系统时延的时变特性,提出了双移动校准站短基线联线干涉的VLBI时间比对系统时延校准的方法并论证了其可行性。(4)首次利用国内VLBI观测数据开展了远程时间比对试验,得到了站间钟差估计的精度可达36皮秒,优于其它远程时间比对技术的结果。利用卫星共视与VLBI并址观测,比较了VLBI与卫星共视的时间比对结果,深入分析了主要误差源的特性,结果表明VLBI时间比对与卫星共视时间比对的结果具有很好的一致性,但比对精度明显优于卫星共视法。

吕大千[3](2020)在《基于精密单点定位的GNSS时间同步方法研究》文中进行了进一步梳理高精度时间服务是国家综合PNT(Positioning,Navigation,Timing)体系的重要组成部分,在国防军事、移动通信、天文观测等领域中发挥着重要作用。现阶段,基于光纤链路和基于激光链路的时间同步方法可以满足用户亚纳秒级的同步需求,但设备使用成本较高,动态灵活性受限。本文采用全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)授时的方式,提出了一种基于精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)技术的时间同步方法。该方法根据PPP时间传递结果驾驭本地时钟,使本地时钟所表示的本地时间与基准时间同步,可以达到亚纳秒级的时间同步精度,并且具备全天候、全覆盖、高精度、低成本等优点。本文围绕PPP时间同步这一核心问题,按照从事后模式到实时模式、从理论研究到工程实现的研究主线,主要完成了以下工作:1.PPP参数估计方法改进与误差补偿问题。研究了基于先验坐标约束的扩展Kalman滤波方法来提升PPP时间传递性能;针对PPP定时计算对模糊度固定可靠性要求比定位计算更高的实际情况,研究了基于整数相位钟法的模糊度固定方法,提出了适用于定时计算的模糊度固定与质量控制策略,采用假设检验、统计决策、残差检验等多种方法对模糊度固定各个阶段进行质量控制;研究了针对GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)伪距频间偏差和BDS(Bei Dou navigation satellite System)星端多径误差的补偿方法。实验结果表明,上述参数估计改进与补偿方法均能够有效提升PPP时间传递性能。2.事后条件下的PPP时间传递问题。首先研究了BDS PPP时间传递,分析北斗三号系统卫星对BDS PPP时间传递的性能提升;然后研究了多系统观测数据融合处理中的各类误差改正,并提出一种基于GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系统的多模GNSS PPP时间传递算法;针对PPP时间传递中的日界问题,提出一种基于钟差重收敛(Clock Instantaneous Reinitialization)的多模GNSS PPP和整数相位钟时间传递算法。主要研究结论为:(1)基于多模GNSS PPP和整数相位钟法的时间传递均存在不同程度的日界问题;(2)钟差重收敛算法不仅能够解决时间传递的日界问题,而且可以削弱PPP参数估计过程中的未建模噪声误差,进一步提升基于多模GNSS和整数相位钟法的PPP时间传递性能。3.实时条件下的PPP时间传递与监测问题。首先介绍了时间监测的具体含义;然后以CLK93实时星历产品为例,比较分析了GPS(Global Positioning System)、GLONASS、BDS和Galileo的产品质量;在现有GPS PPP时间传递与监测方法基础上,提出了基于GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系统的多模GNSS PPP时间传递与监测算法、多模GNSS混合相位钟法的时间传递与监测算法,研究了多模GNSS混合相位钟法的相位偏差和伪距偏差改正问题;最后综合比较上述多种时间传递与监测算法性能。主要研究结论为:(1)现阶段,模糊度固定解技术对时间传递与监测的性能提升要优于多模GNSS观测值;(2)多模GNSS观测值的加入可以增强PPP时间传递的可靠性,同时运用多模GNSS观测值和模糊度固定解技术进行时间传递与监测的性能最优。4.基于PPP技术的时间同步问题。针对分布式系统时间同步对高精度和灵活性的双重需求,提出了一种PPP时间同步方法。分析了PPP时间同步特点和场景要求;解决了分布式高精度时间同步的时间基准选择问题;设计了PPP时间同步测试系统的软件和硬件实现。最后通过硬件实验测试了传统GNSS时间同步、GPS PPP和多模GNSS PPP时间同步性能。主要研究结论为:(1)PPP时间同步方法适用于解决广域空间内稀疏分布式系统的时间同步问题;(2)在现有众多实时精密星历产品中,CLK53和CLK80的产品质量和时间基准稳定度较好,可以为PPP时间同步提供时间基准支持;(3)传统GNSS时间同步实验结果的均方根误差为16.7 ns,GPS PPP时间同步均方根误差约为0.41 ns,多模GNSS PPP时间同步性能约为0.33ns。本文提出的PPP时间同步方法的同步精度要远高于传统GNSS时间同步方法,并且多模GNSS PPP时间同步的可靠性更强。

广伟[4](2019)在《GNSS时间互操作关键技术研究》文中研究说明随着全球卫星导航系统的建设与发展,使用户利用多颗GNSS卫星在定位解算时形成更优化的几何结构,提高定位精度成为可能。与单个卫星导航独立定位相比,多GNSS组合服务具有可提供更高的服务质量的潜力,尤其是在城市峡谷和树叶茂密的森林等具有挑战性的环境中,多GNSS服务将具备极大的优势。为实现多组合服务,提高定位授时服务性能,各GNSS应具有称为兼容与互操作的特征。时间互操作是卫星导航系统之间互操作性的一个重要方面,也是多GNSS融合导航关注的一项主要内容。系统层面实现时间互操作涉及两项关键内容,一是准确监测各导航系统之间的时间偏差并进行预报;二是确定一种参数将系统间的时间偏差预报信息播发给用户,并尽量减轻用户端的负担。论文从系统层面对GNSS时间互操作涉及内容中的关键技术细节及实现方式进行理论分析,并采用实际数据进行试验验证。论文主要分析了当前GNSS系统时间的产生方式,GNSS系统时间偏差监测方法以及时差监测中时延的确定方法进行了剖析,结合原子钟噪声理论对GNSS时差序列的噪声特性进行了分析,给出GNSS时差序列噪声的消减方法,最后对GNSS时间互操作参数播发内容确定方法进行了研究,结合真实数据进行验证,最后从不同的角度对时间互操作参数的播发方法进行了比对。主要研究内容和创新点如下:(1)研究了时间互操作中的GNSS系统时差监测技术,对不同时间偏差监测方法进行了详细分析,并结合实际数据进行比较。准确监测各GNSS系统时间偏差并播发给用户,对于提高多模用户定位性能是很有必要的。论文梳理了目前常用的GNSS时间偏差监测方法,研究了单站时差监测、多站时差监测以及基于时间比对链路的GNSS系统时间偏差监测方法的技术实现细节,对不同时差监测方法的误差来源及修正方法进行了详细分析。使用国家授时中心的链路资源和多模接收机开展了GNSS时差监测试验。(2)提出了基于链路桥接的GNSS时差监测接收机整体时延校准方法。为保证GNSS时差监测的准确性,必须对时差监测设备,或者时间比对链路进行校准。论文提出了基于的链路桥接的GNSS接收机时延校准方法,充分利用了守时实验室的链路资源,结合已校准实验室的有利条件,校准了本地接收机在接收不同导航信号下各系统的整体时延值。试验结果表明,基于该方法校准的不确定度在5ns以内。相对于时差监测设备的绝对校准,该方法简化了校准的过程,降低了绝校准需要昂贵设备以及校准经验的需求,且保证了校准结果的准确。(3)将噪声理论引入到GNSS时间偏差序列的噪声分析中,明确了GNSS时差序列的主导噪声类型。不同的GNSS时间偏差监测方法引入的噪声类型不同,GNSS系统时间偏差的实质是两地原子钟比对的钟差,其包含了原子钟运行的噪声,GNSS系统时间产生过程中驾驭方法引入的噪声,以及GNSS时间偏差监测方法引入的噪声。准确的了解时间偏差序列的噪声类型,选取合适的噪声削弱方法,以提高GNSS时间偏差监测结果的精度。(4)改进了传统的时差序列的噪声消减方法,使用正反向组合的Kalman滤波算法,改善了传统滤波算法的“滞后”和“超前”效应。由于传统的Kalman滤波的基本方程是时域内的递推,其过程就是一个不断“预测-修正”的过程,随着历元的增加,其滤波后的结果会出现一个明显的“滞后”的偏差。针对上述问题改进了传统的Kalman平滑方法,使用正反向组合的Kalman滤波方来消除GNSS系统时间偏差序列的噪声。同时将Vondrak交叉证认法引入到GNSS时差监测序列的噪声消减中,改善噪声对时差监测序列的影响。(5)提出了基于噪声和稳定度取权的GNSS组合时间尺度产生算法。在GNSS时间互操作参数播发方面,考虑到导航电文字节有限的因素,目前ESA提出了多GNSS系统综合纸面时的概念,但具体的实现方式并没有在提案中进行描述。论文基于GNSS时间偏差监测的结果,提出了基于噪声取权的综合尺度算法以及基于稳定度取权的组合时间尺度算法,并使用实测数据进行实际计算,并对上述算法进行了比较。

刘音华[5](2019)在《空间站和罗兰共视时间比对方法研究》文中研究说明共视时间比对技术的萌芽距今已有上千年历史,目前已被广泛应用于时频领域。从古代以月食、木星卫星食、流星等作为共视参考源的分钟级精度的时间比对,再到现阶段以导航卫星作为共视参考源的纳秒级精度的时间比对,随着参考源的升级共视时间比对的精度不断提高。我国正在建设的载人航天空间站将配置比地面更优秀的原子钟系统,对地计划建设高性能时间比对链路。利用空间站进行共视时间比对的精度可能达到十皮秒量级,比现有导航卫星共视精度提高两个数量级。另一方面,我国十三五重大科技基础设施——高精度地基授时系统已于2018年全面启动建设任务,届时罗兰授时信号将基本覆盖我国国土,罗兰共视时间比对技术将会有广阔的应用空间。本论文结合我国时频领域的科技发展现状和上述两项国家重大建设举措,研究两种不同类型的共视参考源——载人航天空间站和地基罗兰发播台,分析两类参考源的授时特性并研究相应的共视时间比对方法。在空间站共视时间比对方面,主要开展了三个方面的研究并获得了相应的研究结论。(1)结合空间站轨道特征分析了传统共视方法应用于空间站的局限性,主要体现在两个方面:空间站对地实时有效覆盖区域很小,必然存在很多地面城市不能同时可视空间站,存在传统共视方法的工作盲区;传统共视方法不能有效抵消空间站轨道误差的影响,将使空间站共视时间比对的精度限制在百皮秒甚至纳秒量级。(2)为了解决空间站共视的两个局限性,结合空间站高性能原子钟和微波时间比对链路的特性,首创性提出分时共视时间比对方法,通过寻找空间站和两地面站之间的最佳相对位置关系来抵消轨道误差的影响,通过钟差建模外推方法建立两地面站与空间站钟差在观测时刻上的一一对应关系,从而满足共视差分条件,实现两地面站之间高精度的共视时间比对。(3)搭建仿真平台对空间站单向时间比对、传统共视时间比对和分时共视时间比对方法分别开展了仿真实验。实验结果表明,分时共视时间比对的方法能实现几十皮秒量级的空间站共视时间比对精度,也能有效解决传统共视工作盲区的问题。在罗兰共视时间比对方面,分析了罗兰共视时间比对的可行性和潜在的技术优势,研究了罗兰共视时间比对的基本原理。开展了多组信号传播路径地形相近和地形相差较大的两地的罗兰共视时间和频率比对实验。实验结果表明,对于地形相近且比对基线较短的情况下,不用额外标定信号传播时延,直接共视即可获得几十纳秒量级的时间比对精度。对于地形相差较大的情况,即使共视基线较短,也需要标定传播时延,否则共视时间比对的精度只能在微秒量级。罗兰共视频率比对不需要额外标定传播时延,前后时差之间的差分运算即可抵消大部分传播时延的影响。此外,还研究了罗兰与GNSS系统的组合定位原理,提出了校正-融合的组合定位方法,并开展了相关实验任务,实验结果表明该方法能有效提升组合定位性能,组合定位精度与单GNSS系统相当。

王叶兵[6](2019)在《锶原子光钟的研制和评估》文中指出时间单位秒是国际单位制七个基本单位之中测量精度最高的基本单位,在科学研究和工程技术中的应用是十分广泛的。目前复现秒定义的计量装置是铯原子喷泉钟,但是其系统不确定度最高只到E-16量级,逐渐不再满足高精尖科学研究的需求。目前,基于中性原子的光晶格钟的最高水平已经进入了E-19量级,比现有的铯原子喷泉钟高近三个量级,因此有望成为下一代的时间频率基准。为了应对将来国际秒定义变更,国家授时中心必须拥有自主的光频基准,研制高精度前瞻性时间频率基准钟——光钟,确保我国时间频率基准始终保持独立自主、始终与国际接轨、始终保持连续运行。锶原子最外层拥有两个价电子,拥有丰富的能级和跃迁来满足光钟实验的需求。禁戒跃迁(5s2)1S0-(5s5p)3P0具有极窄自然线宽(1 mHz)和超高的品质因子(E-17量级),是作为光钟频率参考的重要候选。锶原子光钟的工作原理是:俘获在魔术波长光晶格中的冷原子作为锶原子光钟的频率参考标准,锁定在超稳参考腔的窄线宽钟激光作为本地振荡器,探测光晶格中的冷原子后获得钟跃迁谱线,利用反馈控制系统将钟激光锁定在钟跃迁谱线上即实现了光钟的闭环锁定,最后飞秒光频梳作为计数器用来读取钟激光的准确频率,并转换成微波信号作为时间频率标准供实际应用。本文围绕国家授时中心锶原子光钟的研制和评估,主要完成的实验工作有:冷原子样品制备、钟跃迁谱线探测和闭环锁定、自比对稳定度及不确定度的评估和绝对频率测量。(1)冷原子样品制备:利用磁光阱技术实验完成锶原子的一级冷却和二级冷却,最终获得的冷原子数目为2.3×106,温度约为5μK;利用标准的PDH技术将813 nm半导体激光器锁定到精细度为30000的超稳参考腔,实现了锶原子的光晶格装载,光晶格寿命为1.6 s;利用σ-或σ+偏振的极化光对布居于基态的十个塞曼子能级的原子进行泵浦,最终实现超过90%的原子布居于mF=+9/2或mF=-9/2的自旋极化态上,钟跃迁谱线的最大激发率和信噪比都改善了约7倍。(2)钟跃迁谱线探测和闭环锁定:利用光纤相位噪声消除系统将光纤相位噪声对钟激光频率的影响降低到E-17量级,比钟跃迁激光的本身的稳定度高两个量级;实验探测了接近傅里叶线宽极限的边带可分辨钟跃迁谱线、简并谱、塞曼谱、自旋极化谱,根据边带可分辨钟跃迁谱线推算出光晶格纵向原子温度为4.2μK,获得线宽最窄为3.9 Hz的自旋极化谱;利用线宽为6 Hz极化谱实验实现了锶原子光钟的闭环锁定,测量出钟激光线性漂移速率为0.1794 Hz/s;利用声光调制器补偿钟激光的线性漂移,根据闭环锁定后的误差信号计算环内稳定度,艾伦方差基本遵循1.6×10-15/τ1/2的趋势,经过2000 s积分后达到2.8×10-17。(3)锶原子光钟性能评估:完成锶原子光钟自比对稳定度和系统不确定度的评估;利用校准过的铂电阻温度传感器监测真空腔体外表面的温度,通过有限元分析模拟出原子团所处位置的温度,最终得到黑体辐射频移总的修正量为-2.13(1)Hz,不确定度为2.4×10-17;通过原子团高低密度自比对方法测量了碰撞频移修正量为-0.13 Hz,不确定度为3.1×10-17,并且理论计算表明p波碰撞频移至少为s波的15倍;通过控制晶格光功率测量晶格光AC Stark频移,测量得到光晶格魔术波长368554042 MHz,相对不确定度为8.0×10-17,实际闭环时晶格光工作波长引起频移量为0.8 Hz,总的不确定度为8.7×10-17;通过测量闭环运行时两个极化峰间距,得到锶原子光钟二阶塞曼频移修正量为4.1×10-17,不确定度为1.8×10-18;设计了锶原子钟跃迁绝对跃迁频率时国际秒定义溯源方案,为下一步进行锶原子钟跃迁绝对频率奠定了基础。

陈婧亚[7](2018)在《基于通信卫星的虚拟共视基准站授时方法研究》文中认为卫星测定轨、精密测量等诸多领域都需要纳秒级的时间同步,但卫星导航系统只能实现十纳秒量级的授时服务,需要建设专用的共视时间比对链路、卫星双向时间传递链路等,并且在事后交换数据才能实现纳秒量级的时间同步。针对现有纳秒量级时间同步方法成本高,用户容量限制,实时性差等问题,借助中国区域导航试验系统(China Area Positioning System,简称CAPS)资源,研究并实现了一种基于通信卫星的高精度授时方法。分析了基于通信卫星的共视授时方法原理,该方法的核心是具有伪距差分功能的虚拟星载原子钟技术(简称虚拟钟),用户端通过导航电文获得虚拟钟改正量用于改正授时结果,以接收通过卫星转发的来自CAPS主控站的信号的方式即可获得与共视时间传递相当的授时精度。对该方法的各类误差进行了详细的分析,并开展基于通信卫星的共视授时试验,该方法在局部范围内能实现纳秒量级的时间同步,但随着用户与CAPS主控站基线长度的增加,授时精度随之下降,尤其在机动期间,授时精度能超过100ns。为了减小基线长度对共视授时的影响,研究并从工程上实现了一种虚拟共视基准站(Virtual Common-View Reference Station,简称VCVRS)授时方法。首先,提出了一种基于通信卫星的虚拟共视基准站授时方法,在全国建设34个授时基准站,授时基准站监测通信卫星的授时偏差,并将偏差发送到中心站,中心站分析、预测偏差模型,将偏差通过通信卫星广播。用户端接收各个授时基准站的授时偏差数据,计算用户附近的虚拟共视基准站,实现与虚拟共视基准站的零基线共视。这种方法实现了实时的共视授时,并不受用户与授时基准站的距离限制,覆盖区内所有用户都能达到纳秒级时间同步。其次,详细分析了基于通信卫星的VCVRS系统的主要误差,主要包括接收机端的误差、星历误差、电离层时延、站间时间同步误差、溯源模型预报误差、授时偏差模型建模误差、模型参数电文量化误差、卫星机动影响八个方面。最后,通过对现有技术发展的分析,从理论上评价了VCVRS最终能实现的授时精度。第三,从工程上实现了VCVRS系统,设计并实现了授时性能测试平台,在多个试验点开展了VCVRS授时试验,分别分析了VCVRS授时方法在卫星正常巡航期间和机动期间的效果。在卫星正常巡航期间,北京能实现1.9ns的授时,昆明能实现7.7ns的授时。在卫星机动情况下,各试验点均能实现优于30ns的授时,远优于一般授时方法百纳秒的授时性能。最后,以本文提出VCVRS授时方法为基础,分别与目前常用的高精度时间传递方法进行了比较分析,在国内几个地点比较了VCVRS与卫星共视时间比对、PPP时间比对和光纤时间比对的性能差异,进一步分析了VCVRS的优越性。总体来说,VCVRS将共视时间比对的思想用于单向授时,实现了实时的纳秒量级的时间传递,利用虚拟共视基准站方法实现了零基线的共视,解决了授时精度随基线长度而下降的难题,使覆盖区内的用户都能实现纳秒量级的时间传递,是一种比较有发展前景的方法,已经在工程系统中得到应用。

张立[8](2017)在《基于北斗PPP的国际时间传递初步研究》文中研究指明基于精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)的时间传递技术是目前远距离高精度时间比对的主要手段之一,能实现亚纳秒量级的时间传递精度。根据国际权度局(BIPM)公布的T公报,截至2017年1月,在参与国际原子时(TAI)比对的76个时间实验室中,使用GPS PPP进行时间传递的守时实验室有28个,占总数的37%;使用卫星双向与PPP结合的有10个,占总数的13%。上述使用PPP技术进行时间传递的守时实验室均为国际重要时间实验室。由此可见,基于PPP技术的时间传递方法,在国际时间比对中占有重要的位置。但是,目前的TAI例行国际时间比对中的GNSS链路只是基于GPS或GLONASS系统观测值进行的。自2012年12月份开始,我国自主建设的北斗卫星导航系统(以下简称北斗或BDS)正式提供导航、定位、授时服务。尽管当前北斗是区域系统,承诺的服务范围只涵盖亚太区域,但是欧洲等地也能观测到部分北斗卫星。开展基于北斗的TAI国际时间比对试验研究,一方面可以推广北斗区域系统在国际时频领域的应用,为将来北斗全球系统在国际时间比对中的应用积累技术储备,另一方面也可以进一步提高TAI国际时间比对的稳定度、准确度和可靠性。论文选取中国科学院国家授时中心(NTSC)、德国联邦技术物理研究院(PTB)和比利时皇家天文台(ROB)三个重要的国际时间实验室的北斗/GNSS观测值,基于中国科学院国家授时中心自主改编的Bernese 5.2软件,开展了北斗PPP在国际时间比对中的可行性分析。具体工作主要包括:(1)软件验证。在TAI时间比对中,BIPM采用NRCan-PPP软件计算PPP链路结果,本文使用Bernese5.2软件。为了比较软件差异,参考BIPM的解算策略,对相同链路基于两种不同软件计算GPS PPP时间传递结果。不同软件PPP结果差异的RMS值在0.2ns以内,验证了基于自主改编的Bernese5.2软件进行PPP时间传递的可靠性。(2)产品验证。分别采用IGS单系统和包含四系统的IGS-MGEX精密卫星轨道和钟差产品,进行PPP时间传递试验。结果表明,使用不同产品进行时间传递结果的差值RMS在0.1ns左右,优于当前国际上GPS PPP时间传递的不确定度水平,验证了GNSS多系统产品可以用于GPS PPP时间传递,为后续的BDSPPP时间传递打下基础。(3)北斗PPP国际时间比对策略比较与分析。选取一条欧洲-亚洲国际时间比对链路进行BDS PPP时间传递试验,以BIPM公布的GPS PPP结果作为参考,从解算参数、高度角设置、采样间隔等多个角度,分析比较BDS PPP国际时间比对策略。

魏亚静[9](2016)在《一种导航系统时间溯源链路及其不确定度分析方法研究》文中研究指明测量不确定度的定量表示作为一个非常重要的概念,在计量学领域具有广泛普遍的应用。正如国际单位已渗透到各种科学技术的测量领域被全世界采用一样,所有的测量都要给出测量结果和测量不确定度。在时间频率测量与比对领域,导航系统时间溯源链路性能的准确评估对卫星导航系统具有十分重要的意义。目前,国际上采用不确定度来评估时间比对链路的性能,然而大家对于不确定度的评定方法还存在一定分歧,尚未达到完全一致。本课题主要针对GNSS共视比对链路带入的不确定度进行分析,研究了一种导航系统GNSS时间溯源链路及其不确定度分析方法,依据GNSS共视比对链路的特点提出了比对链路不确定度的分段分析方法,为时间溯源链路不确定度分析提供了理论基础,同时也为时间比对链路性能评估提供参考。论文的主要研究内容如下:(1)介绍了国际上现有的时间比对链路原理方法,对卫星双向、光纤时间传递以及GNSS共视原理进行了分析,并对信号传播过程中引起的时延误差修正进行了阐述;同时,对测量不确定度的概念以及评定方法进行了相应的详细介绍;(2)针对时间比对链路的特点,提出了GNSS时间比对链路不确定度的分段分析方法,研究了时间比对链路中A类和B类不确定度的分析方法。并针对时间传递过程的各个误差引入的不确定度做了分析;(3)基于某导航系统对其系统时间溯源链路的不确定度做出了评定。研究了导航系统的总体设计,共视数据处理方法,结合实测数据分析了导航系统时间溯源链路。以光纤比对链路为参考,通过计算GNSS共视比对结果相对于光纤比对结果的RMS,另外通过扣除系统偏差,计算单次测量结果的实验标准偏差,又通过计算时间方差三种方法对A类不确定度进行评估。对时间传递过程引入的不确定进行分段分析来评估时间比对链路的B类不确定度;(4)对某导航系统时间溯源链路A类与B类不确定度的分析结果进行了讨论,并且计算了某导航系统时间溯源来链路的合成不确定度以及扩展不确定度。

陈瑞琼[10](2016)在《UTC(NTSC)远程复现方法研究与工程实现》文中研究说明国家授时中心承担着我国标准时间的产生、保持和发播任务。近年来,建立了与UTC同步的国家标准时间UTC(NTSC),2013年以来,保持与UTC偏差小于10ns。研究实用技术,采用多样化手段将高性能的国家标准时间提供给各行业用户,服务我国国民经济发展是国家授时中心的核心任务之一。本文提出的UTC(NTSC)远程复现方法,弥补了目前授时体系中对15ns实时授时手段的缺失,并提供了一种2ns精度的实时授时方案。本文在研究现有的远程时间比对方法基础上,提出了一种适应UTC(NTSC)远程复现的比对方法,解决了标准卫星共视方法测量存在间断,且不能实时输出比对结果的问题,研究了改进比对精度的方法,并在工程上实现了UTC(NTSC)远程复现系统,实现的用户本地复现时间与UTC(NTSC)偏差小于5ns。本文的主要研究内容如下:(1)深入分析国家标准时间远程复现的需求充分分析了目前授时手段的研究现状,调研各行业对高精度时频信号、时间溯源等方面的需求,结合我国标准时间产生和保持水平现状,对国家标准时间远程复现进行了深入分析,包括功能、性能和成本等。(2)研究了现有的远程时间比对技术通过对卫星共视、PPP时间传递、卫星全视法、卫星双向、光纤时间传递等时间比对技术的研究分析,发现现有的方法存在几方面问题,一是通用卫星共视法比对不连续,观测存在间隙;二是卫星共视法、PPP时间传递、卫星全视法等比对结果实时性较差,特别是PPP和全视法依赖事后精密轨道和钟差数据处理;三是卫星双向、光纤传递等方法链路专用,成本较高,难以大范围推广应用。(3)提出了UTC(NTSC)远程复现方法,并结合理论与试验研究提高复现精度基于卫星共视思想,提出了一种适宜UTC(NTSC)远程复现的远程时间比对方法,设计了灵活的观测周期,观测与数据处理并行,无观测间隙,保证持续不间断的溯源比对,解决了连续共视观测的数据处理、误差改正、不等精度数据融合等问题;设计了数据实时交换方法,解决了信息传递实时性要求带来的通信可靠性、环境适应性问题;研究并解决了多卫星导航系统共用带来的误差校准问题;研究了利用实时比对数据驾驭频率源,使其输出与UTC(NTSC)保持同步,并兼顾稳定度性能需求的控钟策略。(4)工程上实现了UTC(NTSC)远程复现系统的研制在对提出的UTC(NTSC)远程复现方法进行充分理论研究基础上,从工程应用角度,进一步对UTC(NTSC)远程复现系统的可靠性、稳定性、高度集成等要求进行分析,工程实现了UTC(NTSC)远程复现系统,建成了包括一个数据分析处理中心、若干台远程时间比对基准终端、若干台UTC(NTSC)远程复现终端、一台时延校准终端和一套远程数据传输网络的系统。(5)对系统的性能进行了充分测试开展了多项针对性测试试验,包括检验系统测试不确定度的零基线、短基线和长基线试验。各种基线长度测试均优于2ns的不确定度;将使用不同类型原子钟的复现终端安装在用户所在地,用卫星双向移动校准站作为独立测试手段,检验其复现UTC(NTSC)的性能,实测结果显示,使用铯原子钟的复现终端,其复现频率信号的天稳定度为1.8e-14,频率准确度为1.99e-14;使用铷原子钟的复现终端,复现频率信号的天稳定度为9.45e-14,频率准确度为1.36e-13。为研究并实现UTC(NTSC)复现系统,本文的创新工作如下:(1)提出了一种远程复现国家标准时间的方法以国家标准时间为参考,通过远程时间比对、钟驾驭等手段,直接向全国甚至世界范围内各地用户提供统一的标准时间信号,并依托现有的国际比对链路,实现复现信号向国际标准时间UTC的溯源。为用户提供了一种精度2ns,远优于卫星授时,成本与其相当,用户数量不受限制的授时新方案。(2)提出了一种新的实时、连续的共视比对方法标准卫星共视法一个观测周期为16分钟,其中13分钟有观测数据,存在3分钟观测间隙,共视数据事后交换处理,因此比对结果生成严重滞后,不适宜用于要求实时性的国家标准时间复现需求。本文提出了一种新的实时共视比对方法,打破了固有观测周期思路,设计了观测周期灵活设置的结构,解决了标准共视法周期存在间断,及数据事后交换处理的问题。(3)使用多种融合方法,增强时间复现可用性研究了不同导航系统之间系统偏差分布特点和规律,给出了时延偏差改正方法,解决了多导航系统共用引入的系统间偏差问题,且可视卫星的增加,大大增加了远程比对的基线长度,实现了多卫星导航系统之间的有效融合。分析了伪距和载波相位两种数据的特征,给出了一种适用的载波相位平滑伪距方法,实现了两种数据的融合共用,满足用户不等精度的需求。本文的研究成果目前已经应用到了北京、天津、陕西等地,为各地复现UTC(NTSC)信号,发挥实际价值。

二、GPS共视比对技术在综合原子时中的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、GPS共视比对技术在综合原子时中的应用(论文提纲范文)

(1)守时系统国际时间比对数据融合方法研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 时间比对
        1.3.2 时间比对融合
    1.4 内容安排
    1.5 本章小结
第2章 卫星时间比对原理及性能评估方法
    2.1 时间比对原理及误差改正
        2.1.1 卫星双向时间比对
        2.1.2 GNSS共视时间比对
        2.1.3 GNSS PPP时间比对
    2.2 时间比对链路校准及不确定度分析
        2.2.1 时间比对链路校准现状
        2.2.2 直接校准
        2.2.3 间接校准
        2.2.4 不确定度分析
        2.2.5 间接校准算例分析
        2.2.6 链路双差校准算例分析
    2.3 时间比对链路性能评估方法
        2.3.1 内符合评估
        2.3.2 外符合评估
    2.4 本章小结
第3章 基于Vondrak-Cepek滤波的北斗共视和TWSTFT融合方法
    3.1 共视和TWSTFT融合背景
    3.2 Vondrak-Cepek组合滤波原理
        3.2.1 北斗CV和 TWSTFT融合模型
        3.2.2 Vondrak-Cepek组合滤波方法
        3.2.3 平滑因子选择
    3.3 结果分析
        3.3.1 BDS CV与 TWSTFT融合结果
        3.3.2 内符合评估
        3.3.3 外符合评估
    3.4 本章小结
第4章 基于Kalman滤波的TWSTFT和 GPS PPP时间比对融合方法
    4.1 融合背景及Kalman滤波应用
    4.2 Kalman滤波融合算法原理
        4.2.1 TWSTFT与 GPS PPP融合模型
        4.2.2 Kalman滤波融合算法
    4.3 结果分析
        4.3.1 正态性检验
        4.3.2 TWSTFT与 GPS PPP融合结果
        4.3.3 内符合评估
        4.3.4 外符合评估
    4.4 本章小结
第5章 基于容错联邦Kalman滤波的多GNSS共视比对融合方法
    5.1 GNSS时间系统
        5.1.1 GPS时间系统
        5.1.2 GLONASS时间系统
        5.1.3 Galileo时间系统
        5.1.4 北斗时间系统
    5.2 融合背景及联邦Kalman滤波应用
    5.3 容错联邦Kalman滤波融合算法原理
        5.3.1 多GNSS共视比对融合模型
        5.3.2 故障检测与隔离算法设计
        5.3.3 容错联邦Kalman滤波算法
    5.4 结果分析
        5.4.1 单系统共视时间比对结果
        5.4.2 容错联邦Kalman滤波融合结果
        5.4.3 融合性能评估
        5.4.4 容错联邦Kalman滤波可靠性分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文的主要结论和创新点
    6.2 未来展望
参考文献
附录 缩略语
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(2)基于VLBI的时间比对方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外VLBI时间比对研究现状
        1.2.2 国内VLBI时间比对研究现状
        1.2.3 存在的问题
    1.3 论文的研究目标与研究内容
        1.3.1 论文的研究目标
        1.3.2 论文的研究内容
第2章 时间比对技术的发展历程
    2.1 引言
    2.2 直接时间比对方法
        2.2.1 利用计数器的时间比对方法
        2.2.2 搬运钟时间比对方法
        2.2.3 卫星双向时间比对方法
    2.3 间接时间比对方法
        2.3.1 GNSS单向授时方法
        2.3.2 GNSS共视时间比对方法
    2.4 本章小结
第3章 VLBI测量与时间比对方法
    3.1 引言
    3.2 VLBI测量技术的发展历程
        3.2.1 干涉测量原理
        3.2.2 联线干涉测量
        3.2.3 VLBI测量原理
        3.2.4 VLBI观测系统
        3.2.5 VLBI观测方式
        3.2.6 VLBI数据处理方法
    3.3 VLBI时间比对方法
        3.3.1 VLBI时间比对的基本原理
        3.3.2 VLBI时间比对的观测方程
        3.3.3 VLBI时间比对数据处理方法
        3.3.4 VLBI实时时间比对的方法
        3.3.5 VLBI时间比对的优势
    3.4 VLBI时间比对主要误差源
        3.4.1 与射电源有关的误差
        3.4.2 与传播路径有关的误差
        3.4.3 与观测站有关的误差
        3.4.4 误差源间的相关特性
    3.5 本章小结
第4章 VLBI时间比对系统时延校准方法研究
    4.1 引言
    4.2 VLBI系统时延产生机制
    4.3 VLBI系统时延校准
    4.4 零基线联线干涉时延校准方法
    4.5 短基线联线干涉时延校准方法
    4.6 双移动站联线干涉时延校准方法
    4.7 本章小结
第5章 VLBI时间比对试验与分析
    5.1 引言
    5.2 VLBI时间比对特点分析
        5.2.1 VLBI与GNSS共视时间比对的共同点
        5.2.2 VLBI与GNSS共视时间比对的不同点
    5.3 VLBI时间比对试验方案
    5.4 VLBI时间比对试验数据处理
        5.4.1 时间比对试验数据情况
        5.4.2 VLBI数据处理
        5.4.3 GNSS共视数据处理
    5.5 VLBI时间比对试验结果与分析
        5.5.1 VLBI时间比对试验结果分析
        5.5.2 VLBI时间比对试验综合分析
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文的主要结论
    6.2 论文的主要创新点
    6.3 下一步工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)基于精密单点定位的GNSS时间同步方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 精密单点定位技术研究现状
        1.2.2 事后PPP时间传递技术研究现状
        1.2.3 实时PPP时间传递和时钟驾驭技术研究现状
    1.3 存在的主要问题及解决思路
    1.4 本文组织结构与研究内容
第二章 基于精密单点定位的GNSS时间同步基本理论
    2.1 GNSS时间同步概述
        2.1.1 时间基准的概念
        2.1.2 时间基准与原子频率标准
        2.1.3 时间同步性能评估指标
    2.2 精密单点定位基本原理
        2.2.1 PPP观测值
        2.2.2 PPP数学模型
        2.2.3 PPP数据预处理与参数估计
    2.3 基于精密单点定位的GNSS时间同步方法及同步误差修正
        2.3.1 PPP时间同步原理
        2.3.2 卫星端PPP时间同步误差
        2.3.3 传播路径端PPP时间同步误差
        2.3.4 接收机端PPP时间同步误差
    2.4 本章小结
第三章 基于精密单点定位的参数估计方法改进与误差补偿
    3.1 基于先验坐标约束的钟差参数计算方法
        3.1.1 先验坐标约束的滤波模型
        3.1.2 先验坐标约束的获取方式
        3.1.3 算例分析
    3.2 适用于定时计算的模糊度参数固定及质量控制策略
        3.2.1 星间单差模糊度固定方法
        3.2.2 模糊度固定质量控制策略
        3.2.3 算例分析
    3.3 多模GNSS PPP的误差模型补偿改正
        3.3.1 GLONASS伪距频间偏差模型改正
        3.3.2 BDS星端伪距多径误差改正
        3.3.3 算例分析
    3.4 本章小结
第四章 事后条件下的时间传递算法研究
    4.1 引言
    4.2 PPP时间传递原理
        4.2.1 PPP时间传递的应用场景和评估方法
        4.2.2 PPP时间传递的实施方法
    4.3 基于BDS PPP的时间传递
        4.3.1 北斗卫星导航系统基本情况
        4.3.2 BDS PPP基本原理
        4.3.3 算例分析
    4.4 基于精化时钟模型的多模GNSS PPP时间传递
        4.4.1 多模GNSS PPP基本原理
        4.4.2 基于钟差重收敛算法的改进PPP时间传递
        4.4.3 算例分析
    4.5 基于改进整数相位钟法的时间传递
        4.5.1 改进整数相位钟法基本原理
        4.5.2 算例分析
    4.6 本章小结
第五章 实时条件下的时间传递与监测算法研究
    5.1 引言
    5.2 实时PPP时间传递与监测原理
        5.2.1 时间传递与监测的概念和评估方法
        5.2.2 实时PPP时间传递与监测的实施方法
    5.3 实时星历和钟差产品质量分析
    5.4 基于实时多模GNSS PPP时间传递与监测
        5.4.1 数学模型
        5.4.2 算例分析
    5.5 基于实时多模GNSS PPP混合相位钟法的时间传递与监测
        5.5.1 实时整数相位钟法的公式推导与数学模型
        5.5.2 基于实时相位钟法的时间传递与监测算例分析
        5.5.3 实时多模 GNSS PPP 混合相位钟法的数学模型
        5.5.4 基本算例及四种时间传递方法的比较分析
    5.6 本章小结
第六章 基于精密单点定位的时间同步性能测试
    6.1 PPP时间同步总体方案
        6.1.1 分布式系统PPP时间同步原理与性能评估
        6.1.2 时间基准选择
    6.2 PPP时钟驾驭方法研究
        6.2.1 数据预处理
        6.2.2 驾驭参数生成
        6.2.3 时钟控制方法
    6.3 PPP时间同步工程实现
        6.3.1 系统硬件模块实现
        6.3.2 系统软件控制实现
    6.4 PPP时间同步性能测试
        6.4.1 测试评估实验说明
        6.4.2 时间同步性能测试分析
        6.4.3 三组实验测试结果比较分析
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 工作总结
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

(4)GNSS时间互操作关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 内容安排
第2章 GNSS系统时间及其互操作
    2.1 GNSS系统时间产生方法
        2.1.1 GPS系统时间生成方法
        2.1.2 GLONASS系统时间生成方法
        2.1.3 Galileo系统时间生成方法
        2.1.4 BDS系统时间产生方法
        2.1.5 GNSS系统时间小结
    2.2 GNSS时间互操作
        2.2.1 GPS时间互操作
        2.2.2 GLONASS时间互操作
        2.2.3 Galileo时间互操作
        2.2.4 BDS时间互操作
第3章 GNSS系统时间偏差监测关键技术研究
    3.1 GNSS系统时间偏差监测方法
        3.1.1 GNSS单站时差监测方法
        3.1.2 GNSS多站时差监测方法
        3.1.3 基于时间比对链路的GNSS时差监测方法
    3.2 时差监测设备校准方法
        3.2.1 GNSS接收机绝对校准原理
        3.2.2 GNSS时间比对设备/链路相对校准原理
        3.2.3 相对校准的不确定度及其影响因素
        3.2.4 基于链路桥接的GNSS时间比对系统时延确定方法
    3.3 GNSS时差监测试验
        3.3.1 时差监测接收机Galileo信号时延测定
        3.3.2 时差监测接收机GLONASS信号时延测定
        3.3.3 GNSS时差监测结果分析与比较
第4章 GNSS时间偏差序列的噪声特性分析
    4.1 原子钟钟差噪声特性
        4.1.1 原子钟信号基本理论
        4.1.2 噪声引入不确定度的估计
    4.2 GNSS时差序列的噪声特性分析
        4.2.1 BDT相对于GPST的噪声分析
        4.2.2 BDT相对于GST的噪声分析
        4.2.3 BDT相当于GLNT的噪声分析
    4.3 GNSS时差序列的噪声消减算法
        4.3.1 Vondrak交叉证认法
        4.3.2 正反向组合Kalman滤波算法
    4.4 GNSS时差序列的预报方法
        4.4.1 二次多项式模型预报算法
        4.4.2 ARMA预报算法
第5章 时间互操作参数的确定方法
    5.1 系统时间偏差直接播发方法(GGTO)
    5.2 基于参考时间的GNSS时间偏差参数确定方法(xGTO)
        5.2.1 GNSS平均时间的参数确定方法
        5.2.2 通过GNSST-UTC参数进行时间互操作
    5.3 多GNSS综合纸面时的参数确定方法(MGET)
        5.3.1 MGET基本概念
        5.3.2 MGET综合生成基本原理
        5.3.3 基于噪声系数取权GNSS综合纸面时生成方法
        5.3.4 基于稳定度取权的GNSS综合纸面时生成方法
    5.4 时间互操作参数的播发
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 论文的创新点和主要结论
    6.2 下一步工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(5)空间站和罗兰共视时间比对方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 共视时间比对方法概述
        1.2.1 共视时间比对原理
        1.2.2 参考源对共视比对的重要性
    1.3 共视比对技术的发展
        1.3.1 基于月食的共视比对
        1.3.2 基于月球和恒星位置关系的共视比对
        1.3.3 基于其他天文现象的共视比对
        1.3.4 基于长短波无线电信号的共视比对
        1.3.5 基于导航卫星的共视比对
        1.3.6 基于空间站的共视比对
    1.4 论文的研究目的和意义
    1.5 本文的内容安排
第2章 空间站共视比对的条件分析
    2.1 空间站概况
        2.1.1 中国空间站
        2.1.2 欧洲ACES计划
    2.2 空间站高精度的原子钟
    2.3 空—地时间比对链路
    2.4 传统共视方法存在工作盲区
        2.4.1 空间站对地可见性分析
        2.4.2 传统共视方法的工作盲区
    2.5 传统共视方法对轨道误差的放大作用
    2.6 小结
第3章 适应空间站特点的分时共视方法
    3.1 以广义相对论为基础的时间比对原理
    3.2 分时共视时间比对原理
    3.3 空间站共视时间比对误差源分析
        3.3.1 轨道误差
        3.3.2 空—地钟差建模误差
        3.3.3 电离层延迟误差
        3.3.4 对流层延迟误差
    3.4 小结
第4章 空间站分时共视方法的仿真验证
    4.1 空间站和地面站原子钟建模
        4.1.1 空间站原子钟建模
        4.1.2 地面站原子钟建模
    4.2 空间站单向时间比对仿真
    4.3 空间站传统共视时间比对仿真
    4.4 空间站分时共视时间比对仿真
        4.4.1 同时可视空间站的两地分时共视仿真
        4.4.2 同时不可视空间站的两地分时共视仿真
        4.4.3 空—地钟差建模时长的影响
    4.5 小结
第5章 罗兰共视时间比对的基础条件分析
    5.1 罗兰系统概述
        5.1.1 罗兰系统的发展
        5.1.2 我国罗兰系统建设现状与规划
    5.2 罗兰授时原理
        5.2.1 罗兰授时信号格式
        5.2.2 罗兰系统授时原理
    5.3 罗兰共视的可实现性
    5.4 罗兰共视方法的潜在优势
    5.5 小结
第6章 罗兰共视时间比对的原理
    6.1 罗兰授时信号重复精度分析
    6.2 罗兰共视时间比对原理
    6.3 罗兰共视的误差源分析
    6.4 小结
第7章 罗兰共视时间比对实验
    7.1 地形相近的两地进行罗兰共视时间比对实验
        7.1.1 榆林—横山共视
        7.1.2 宝鸡—武功共视
    7.2 地形相差较大的两地进行罗兰共视时间比对实验
        7.2.1 宝鸡—眉县共视
        7.2.2 武功—眉县共视
    7.3 利用罗兰共视时间比对数据来比较两地的频率
    7.4 罗兰与卫星导航系统组合定位实验
        7.4.1 开阔环境下组合定位结果
        7.4.2 遮挡环境下组合定位结果
    7.5 小结
第8章 总结与展望
    8.1 论文的主要结论与创新点
    8.2 下一步工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(6)锶原子光钟的研制和评估(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 光钟研究进展
    1.3 光钟原理和应用
    1.4 锶原子光晶格钟性能评估
    1.5 论文结构
第2章 锶光钟冷原子样品制备
    2.0 锶原子特性
    2.1 冷原子样品制备流程
    2.2 锶原子一级冷却
    2.3 锶原子二级冷却
    2.4 光晶格装载
        2.4.1 光晶格激光光源
        2.4.2 光晶格装载
        2.4.3 三维光晶格初步探索
    2.5 自旋极化
    2.6 本章小结
第3章 钟跃迁谱线探测和闭环锁定
    3.1 钟激光系统
        3.1.1 钟激光光源
        3.1.2 光纤噪声消除系统
    3.2 钟跃迁谱线探测
        3.2.1 时序控制
        3.2.2 钟跃迁谱线探测实验结果
    3.3 闭环锁定
        3.3.1 闭环锁定时序控制
        3.3.2 闭环锁定实验结果
    3.4 本章小结
第4章 锶光钟系统稳定度和不确定度的评估
    4.1 自比对评估稳定度
    4.2 黑体辐射频移
        4.2.1 黑体辐射频移理论分析
        4.2.2 黑体辐射频移实验测量
    4.3 碰撞频移
        4.3.1 碰撞频移理论分析
        4.3.2 碰撞频移实验测量
    4.4 晶格光AC Stark频移
    4.5 塞曼频移
        4.5.1 一阶塞曼频移
        4.5.2 二阶塞曼频移
    4.6 其它频移
    4.7 总系统不确定度
    4.8 本章小结
第5章 锶光钟绝对频率的测量方法
    5.1 光钟绝对频率测量国内外进展
    5.2 “秒“定义溯源途径
    5.3 利用光梳测量锶原子光钟绝对频率
    5.4 秒定义变更路线图
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 博士期间工作总结以及创新点
    6.2 工作展望
参考文献
附录 ×××××
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(7)基于通信卫星的虚拟共视基准站授时方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    §1.1 引言
        1.1.1 授时与时间传递
        1.1.2 现代授时技术的发展
    §1.2 高精度星基授时与时间传递现状
        1.2.1 GNSS单向授时方法
        1.2.2 GNSS共视时间比对
        1.2.3 PPP时间传递
        1.2.4 卫星双向时间传递
        1.2.5 其他时间传递方法
    §1.3 GNSS卫星授时方法特点分析
    §1.4 本文的研究意义
    §1.5 论文的内容安排
第2章 基于通信卫星的共视授时方法
    §2.1 基于通信卫星的导航授时系统
        2.1.1 CAPS系统概述
        2.1.2 CAPS核心技术
    §2.2 基于通信卫星的共视授时方法
        2.2.1 共视授时原理
        2.2.2 共视授时误差源分析
        2.2.3 通信卫星共视授时结果
    §2.3 基于通信卫星的共视授时特点分析
        2.3.1 优势分析
        2.3.2 存在的问题
    §2.4 本章小结
第3章 基于通信卫星的虚拟共视基准站授时系统
    §3.1 虚拟共视基准站授时方法
        3.1.1 虚拟共视基准站授时方法原理
        3.1.2 与VRS虚拟参考站技术的比较
    §3.2 基于虚拟共视基准站的通信卫星授时系统
        3.2.1 系统组成
        3.2.2 授时偏差的生成
        3.2.3 用户端虚拟共视基准站改正量生成
    §3.3 虚拟共视基准站授时系统关键技术
        3.3.1 接收机相对时延校准
        3.3.2 授时偏差的建模
        3.3.3 卫星机动期间的轨道恢复
        3.3.4 站间时间同步
        3.3.5 授时系统时延标定
    §3.4 本章小结
第4章 虚拟共视基准站授时方法误差分析
    §4.1 接收机端误差影响分析
        4.1.1 接收机相对时延校准
        4.1.2 接收机位置误差
        4.1.3 开关机对接收机时延影响分析
    §4.2 星历误差影响分析
    §4.3 电离层影响分析
    §4.4 站间同步误差影响分析
        4.4.1 基准站钟的稳定度分析
        4.4.2 卫星双向站间钟差预报误差分析
    §4.5 溯源模型预报误差影响分析
    §4.6 授时偏差数据建模误差影响分析
    §4.7 模型参数电文量化误差分析
    §4.8 通信卫星机动影响分析
    §4.9 各项误差综合影响分析
    §4.10 本章小结
第5章 虚拟共视基准站授时试验与测试
    §5.1 授时试验设计
        5.1.1 试验方案概述
        5.1.2 试验地点的选择
        5.1.3 试验观测卫星选择
        5.1.4 授时结果评估
    §5.2 数据预处理策略
    §5.3 卫星正常巡航期间的授时试验
        5.3.1 试验方案概述
        5.3.2 单站共视授时试验
        5.3.3 VCVRS授时试验
        5.3.4 基于中星10的西安试验点多链共视授时结果
        5.3.5 基于中星10的喀什试验点多链共视授时结果
        5.3.6 基于中星12的西安试验点多链共视授时结果
        5.3.7 基于中星12的喀什试验点多链共视授时结果
        5.3.8 试验小结
    §5.4 卫星机动期间的授时试验
        5.4.1 试验方案概述
        5.4.2 单向定时结果分析
        5.4.3 单站共视授时试验
        5.4.4 VCVRS授时试验
        5.4.5 试验小结
    §5.5 授时结果分析
        5.5.1 周日变化特性分析
        5.5.2 10ns跳变特性分析
    §5.6 本章小结
第6章 虚拟共视基准站授时系统性能比较分析
    §6.1 与GPS共视时间比对性能比较
    §6.2 与BDS共视时间比对性能比较
    §6.3 与GPS PPP性能比较
    §6.4 与光纤时间传递性能比较
    §6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    §7.1 论文的主要结论与创新点
    §7.2 下一步工作展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文和研究成果
致谢

(8)基于北斗PPP的国际时间传递初步研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 论文结构安排
第二章 GNSS时间传递基础
    2.1 全球卫星导航系统的发展与现状
    2.2 相关组织介绍
        2.2.1 IGS介绍
        2.2.2 BIPM介绍
    2.3 时间和坐标系统
        2.3.1 坐标系统
        2.3.2 时间系统
    2.4 GNSS时间传递
        2.4.1 共视法
        2.4.2 全视法
        2.4.3 精密单点定位法
    2.5 本章小结
第三章 PPP时间传递方法
    3.1 基本观测值与观测方程
    3.2 PPP的数学模型
    3.3 误差分析
        3.3.1 与卫星有关的误差
        3.3.2 与测站和接收机有关的误差
        3.3.3 与信号传播路径相关的误差
    3.4 PPP数据处理流程
        3.4.1 数据预处理
        3.4.2 相位平滑伪距
        3.4.3 参数估计
    3.5 本章小结
第四章 软件和产品对PPP时间传递影响分析
    4.1 数据准备及处理
    4.2 时间传递结果评价
    4.3 软件及解算策略比较
    4.4 多GNSS产品对GPS PPP时间传递的影响
    4.5 本章小结
第五章 BDS PPP国际时间传递试验
    5.1 试验准备
    5.2 数据质量分析
    5.3 基于常规策略的BDS PPP时间传递
    5.4 BDS PPP时间传递策略分析比较
        5.4.1 对流层、站坐标对BDS PPP时间传递的影响分析
        5.4.2 截止高度角对BDS PPP时间传递的影响分析
        5.4.3 采样率对BDS PPP时间传递的影响分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果

(9)一种导航系统时间溯源链路及其不确定度分析方法研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与文章结构
2 远距离时间比对链路
    2.1 卫星双向时间频率传递
    2.2 光纤时间传递
    2.3 GNSS共视
    2.4 信号传播时延修正方法
        2.4.1 卫星端误差及修正方法
        2.4.2 信号传播时延修正
        2.4.3 接收机误差修正
3 基于GNSS时间比对链路不确定度分析
    3.1 测量不确定度
        3.1.1 测量不确定度的概念
        3.1.2 不确定度的评定方法
    3.2 TAI时间比对链路不确定度的表示
    3.3 A类不确定度的评定
        3.3.1 RMS方法
        3.3.2 TDEV方法
        3.3.3 贝塞尔公式法
    3.4 B类不确定度的评定
        3.4.1 接收机校准对比对结果带来的不确定度分析
        3.4.2 天线坐标误差对比对结果带来的不确定度分析
        3.4.3 卫星星历误差对比对结果带来的不确定度分析
        3.4.4 电离层折射对比对结果带来的不确定度分析
    3.5 基于噪声类型的GPS共视链路不确定度
4 某导航系统时间溯源链路
    4.1 某导航系统时间溯源总体设计
    4.2 GPS共视
        4.2.1 GPS共视法数据格式
        4.2.2 GPS共视数据处理
    4.3 时间溯源链路实例计算
5 某导航系统时间溯源链路不确定度分析
    5.1 A类不确定度分析
        5.1.1 RMS方法结果分析
        5.1.2 TDEV方法结果分析
        5.1.3 贝塞尔公式法结果分析
    5.2 B类不确定度分析
        5.2.1 接收机校准对比对结果带来的不确定度结果分析
        5.2.2 天线坐标误差对比对结果带来的不确定度结果分析
        5.2.3 卫星星历误差对比对结果带来的不确定度结果分析
        5.2.4 电离层折射对比对结果带来的不确定度结果分析
        5.2.6 卫星钟差对比对结果带来的不确定度结果分析
        5.2.7 其他因素对比对结果带来的不确定度结果分析
    5.3 计算合成不确定度和扩展不确定度
        5.3.1 计算合成不确定度
        5.3.2 计算扩展不确定度
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果

(10)UTC(NTSC)远程复现方法研究与工程实现(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 时间频率复现与时间比对的区别
    1.3 时间频率复现的应用
    1.4 时间频率复现关键技术现状
        1.4.1 时间比对技术现状分析
        1.4.2 原子钟驾驭技术现状分析
    1.5 研究目的及意义
    1.6 论文的内容安排
2 UTC(NTSC)远程复现方法研究
    2.1 UTC(NTSC)远程复现原理
    2.2 UTC(NTSC)远程复现数据处理
        2.2.1 星站钟差测量
        2.2.2 星站钟差拟合方法
        2.2.3 用户时间与UTC(NTSC)时差生成
        2.2.4 驾驭生成UTC(NTSC)时频信号
    2.3 UTC(NTSC)远程复现关键技术分析
        2.3.1 高精度无间隙比对
        2.3.2 灵活的观测周期
        2.3.3 高可靠基准终端
        2.3.4 多卫星导航系统融合
        2.3.5 不等精度数据融合
        2.3.6 原子钟驾驭方法
        2.3.7 时间比对数据实时传递
    2.4 本章小结
3 多系统融合共用时间比对方法研究
    3.1 各卫星导航系统共视特点分析
    3.2 多卫星导航系统融合共用特性分析
        3.2.1 多卫星导航系统融合共用优势
        3.2.2 多卫星导航系统融合共用的关键问题分析
    3.3 多系统融合共用主要误差分析
        3.3.1 与卫星有关的误差
        3.3.2 信号传播引起的误差
        3.3.3 与接收机有关的误差
    3.4 多系统融合共用时间复现分析
        3.4.1 单系统UTC(NTSC)远程复现精度
        3.4.2 多系统UTC(NTSC)远程复现精度
        3.4.3 结论
    3.5 本章小结
4 不等精度数据融合分析研究
    4.1 伪距与载波相位
        4.1.1 伪距观测量
        4.1.2 载波相位平滑伪距
    4.2 载波相位周跳探测与修复
        4.2.1 常用的周跳探测与修复方法
        4.2.2 相位减伪距法与电离层残差法联合
    4.3 伪距与载波相位平滑伪距比对
        4.3.1 载波相位平滑前后的伪距比对
        4.3.2 伪距法比对结果
        4.3.3 载波相位平滑伪距比对结果
    4.4 本章小结
5 原子钟驾驭方法研究
    5.1 原子钟钟差模型建立
    5.2 原子钟驾驭方法研究
        5.2.1 钟差数据预处理
        5.2.2 模型拟合
        5.2.3 控制方法
    5.3 原子钟驾驭参数生成
        5.3.1 初始化
        5.3.2 粗调阶段
        5.3.3 精调阶段
        5.3.4 保持阶段
    5.4 原子钟驾驭测试结果分析
        5.4.1 铷原子钟驾驭比对
        5.4.2 铯原子钟驾驭比对
    5.5 本章小结
6 远程时间传输网络实现
    6.1 远程时间传输网络组成
        6.1.1 架构组成
    6.2 远程时间传输网络软件设计实现
        6.2.1 串口转换模块
        6.2.2 虚拟串口模块
    6.3 远程时间传输网络存在的问题及解决方案
        6.3.1 完整指令中断
        6.3.2 部分数据丢失
    6.4 本章小结
7 UTC(NTSC)远程复现系统工程实现
    7.1 工程实现难点
    7.2 系统总体结构
    7.3 各种终端实现
        7.3.1 终端关键模块实现
        7.3.2 系统终端工作流程
    7.4 系统软件实现
        7.4.1 软件组成
        7.4.2 软件详细设计
    7.5 系统适应性扩展
        7.5.1 高可靠性
        7.5.2 高集成性
        7.5.3 可分离性
    7.6 本章小结
8 UTC(NTSC)复现系统性能测试与分析
    8.1 系统评估方法
    8.2 系统自我评估
        8.2.1 零基线比对试验
        8.2.2 短基线比对试验
        8.2.3 长基线比对试验
    8.3 UTC(NTSC)远程复现信号性能第三方验证
        8.3.1 高性能原子钟测试结果验证
        8.3.2 普通性能原子钟测试结果验证
        8.3.3 试验分析
    8.4 本章小结
9 总结与展望
    9.1 论文的主要结论及创新点
    9.2 下一步工作展望
作者简介及在学期间发表的学术论文和研究成果
参考文献

四、GPS共视比对技术在综合原子时中的应用(论文参考文献)

  • [1]守时系统国际时间比对数据融合方法研究[D]. 王威雄. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2021
  • [2]基于VLBI的时间比对方法研究[D]. 王平利. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2020(02)
  • [3]基于精密单点定位的GNSS时间同步方法研究[D]. 吕大千. 国防科技大学, 2020(01)
  • [4]GNSS时间互操作关键技术研究[D]. 广伟. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2019(01)
  • [5]空间站和罗兰共视时间比对方法研究[D]. 刘音华. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2019(01)
  • [6]锶原子光钟的研制和评估[D]. 王叶兵. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2019(01)
  • [7]基于通信卫星的虚拟共视基准站授时方法研究[D]. 陈婧亚. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2018(01)
  • [8]基于北斗PPP的国际时间传递初步研究[D]. 张立. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2017(04)
  • [9]一种导航系统时间溯源链路及其不确定度分析方法研究[D]. 魏亚静. 中国科学院研究生院(国家授时中心), 2016(08)
  • [10]UTC(NTSC)远程复现方法研究与工程实现[D]. 陈瑞琼. 中国科学院研究生院(国家授时中心), 2016(08)

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GPS共视比较技术在原子时间综合中的应用
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