基于经验模分解的PPP时间比对数据消噪方法

精密单点定位(PPP)时间比对数据会受到观测噪声的影响，因此对时间比对数据进行消噪是一项重要工作。提出一种基于经验模分解(EMD)的PPP时间比对数据消噪方法，并将该方法与Vondrak滤波方法的消噪效果进行对比。结果表明，两种方法的消噪效果相当，均能有效滤除PPP时间比对数据中的随机噪声，明显改善时间比对的稳定度。     

基于经验模分解的PPP时间比对数据消噪方法

精密单点定位(PPP)时间比对数据会受到观测噪声的影响,因此对时间比对数据进行消噪是一项重要工作。提出一种基于经验模分解(EMD)的PPP时间比对数据消噪方法,并将该方法与Vondrak滤波方法的消噪效果进行对比。结果表明,两种方法的消噪效果相当,均能有效滤除PPP时间比对数据中的随机噪声,明显改善时间比对的稳定度。     

基于经验模分解的PPP时间比对数据消噪方法CSCD

精密单点定位(PPP)时间比对数据会受到观测噪声的影响,因此对时间比对数据进行消噪是一项重要工作。提出一种基于经验模分解(EMD)的PPP时间比对数据消噪方法,并将该方法与Vondrak滤波方法的消噪效果进行对比。结果表明,两种方法的消噪效果相当,均能有效滤除PPP时间比对数据中的随机噪声,明显改善时间比对的稳定度。     

一种基于移动参考站的卫星双向时间频率传递系统时延校准方法CSCD

设备时延是卫星双向时间频率传递过程中的主要误差源,对其进行校准是获得高精度时间比对的关键。从卫星双向时间频率传递的基本原理出发,分析了基于移动参考站的卫星双向时间频率传递链路设备时延校准的方法。工程实践中,限于条件对校准方法进行了调整,实现了对两站卫星双向时间比对链路设备时延的校准。     

激光时间传递技术的进展

激光时间传递是通过激光脉冲在空间的传播来实现地面与卫星时钟或地球上远距离两地时钟的同步。本文介绍了激光时间传递的国内外进展情况 ,重点介绍我们建立的一套地面激光时间比对系统。比对结果表明 ,激光时间传递获得很高的精度和稳定度。     

基于北斗/GNSS精密时频量值传递综述

介绍了北斗/GNSS精密时间频率量值传递技术及其应用研究进展,通过对北斗共视比对技术的研究,设计出利用北斗共视与国家授时中心GNSS CV精密时间服务系统进行比对,从而实现用户与标准时间UTC的溯源完成基于GNSS CV技术的时间频率计量服务系统设计,创新性地提出提高北斗共视比对技术以及研制多模多频GNSS CV量值传递设备的研究方向。     

精密单点定位部分模糊度固定方法

提出一种新的模糊度固定方法,并把算法应用到精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)中,将模糊度进行选择固定,以实现恶劣环境下快速、有效获得较高PPP固定解的目的。该方法以模糊度固定成功率和Ratio因子为约束条件,基于最小方差优先固定的模糊度子集选取方法实现PPP中模糊度的部分固定。算例从模糊度固定可靠性、收敛速度以及PPP固定解精度等方面对部分模糊度固定方法进行了分析。结果表明,该方法使得PPP模糊度固定的平均可靠性比传统固定方法提高了近一倍、参数解算的平均收敛时间缩短了1/4左右。因此,更适合在初始阶段观测信息较少或残余误差较大而难以固定全部模糊度的时候,快速获得较高精度的PPP固定解。     

基于时空和时相关系的时频处理方法

随着导航定位、空间技术、计量、精密时频测控包括各种量子频标的发展,对特高分辨力的时间测量和处理以及高频率的点频信号测量提出了更高要求。针对这方面的问题可以采用以信号稳定传输现象为基础以及相位变化规律存在于任意频率信号之间等特性达到高精度测量的目的。基于信号传播的稳定性,根据时间和空间之间的关系,通过建立针对性的传输通道把被测量的时间间隔与相应的路径上的延迟时间拟合进行测量。能够把被测量的时间间隔,尤其是短时间间隔量在空间的方向上展开通过对相应长度量的测量和处理算出被测量。作为对短时间间隔的测量结果,它可以成为传统多种技术的替代品,并且成为大量频率、周期和时间间隔测量技术与仪器精度进一步提高的关键手段。这项工作与传统的时—空关系的认识及利用结合更有利于对于时间、传输、空间的联系、单位的相关性等的理解进一步深化。另一方面,在频率信号之间基于最小公倍数周期会周期性地出现信号间相位重合的情况。这样在时间轴上,可以按照时间的延伸周期性地出现代表随着时间而进行的最小公倍数周期间隔的重合标志。在此基础上调整来自同一参考源的两个频率信号的频率关系,就能够调整时间轴上的时间标记。因此,基于上述频率信号特征的时间传输和处理技术可以实现建立在频率信号特性基础上的时间信号的形成、传递和处理等问题。     

观测资料和卫星钟差对PPP参数收敛影响分析

在GPS 单点定位中, 参数解算的收敛时间和收敛稳定性是重要的研究内容之一, 影响收敛时间和收敛稳定性的因素很多, 本文主要就观测资料的不同采样间隔、卫星钟差资料的不同采样间隔、不同的定位精度要求对精密单点定位中参数收敛时间的影响进行了深入的分析探讨, 以中国上海GPS综合应用网中的12个测站资料为例, 分析了采样间隔、定位精度要求与收敛时间的关系, 并对不同采样间隔的收敛时间进行了统计分析, 得出一些初步结论.      

基于相位偏差的实时PPP模糊度固定

采用CNES发布的实时相位偏差数据，实现包含模糊度固定的实时精密单点定位.对全球10个IGS测站10天观测数据进行RTPPP解算，分别统计模糊度首次固定时间和定位精度，结果显示利用实时相位偏差数据能在平均30min内实现模糊度首次固定，模糊度固定时水平位置误差由6cm迅速降低至2cm左右，三维位置误差由10cm迅速降低至5cm左右，同时RTPPP模糊度固定在3h观测内可保持水平3cm、三维5cm左右的定位精度.通过分析得出，基于相位偏差的RTPPP模糊度固定技术具有较高的定位精度和定位稳定性，能够快速实现cm级定位.      

GNSS geodetic techniques for time and frequency transfer applications

We performed an initial analysis of the pseudorange data of the GIOVE-B satellite, one of the two experimental Galileo satellites currently in operation, for time transfer.¹ For this specific aim, software was developed to process the GIOVE-B raw pseudoranges and broadcast navigation messages collected by the Galileo Experimental Sensor Stations (GESS) tracking network, yielding station clock phase errors with respect to the Experimental Galileo System Time (EGST). The software also allows processing the Global Positioning System (GPS) P1 and P2 pseudorange data with broadcast navigation message collected at the same stations to obtain the station clock phase errors with respect to the GPS system time (GPST). Differencing these solutions between stations provides two independent means of GNSS time transfer. We compared these time transfer results with Precise Point Positioning (PPP) method applied to GPS data in combined carrier-phase and pseudorange mode as well as in pseudorange-only mode to show their relative merits. The PPP solutions in combined carrier-phase and pseudorange mode showed the least instability of the methods tested herein at all scales, at few parts in 10¹⁵ at 1 day for the stations processed, following a tau^−½ interval dependency. Conversely, the PPP solutions in pseudorange-only mode are an order of magnitude worst (few parts in 10¹⁴ at 1 day for the stations processed) following a tau⁻¹ power-law, but slightly better than the single-satellite raw GPS time transfer solutions obtained using the developed software, since the PPP least-squares solution effectively averages the pseudorange noise. The pseudorange noise levels estimated from PPP pseudorange residuals and from clock solution comparisons are largely consistent, providing a validation of our software operation. The raw GIOVE-B time transfer, as implemented in this work, proves to be slightly better than single-satellite raw GPS satellite time transfer, at least in the medium term. However, one of the processed stations shows a combined GPS P1 and P2 pseudorange noise level at 2 m, a factor 2 worst than usually seen for geodetic receivers, so the GPS time transfer results may not be at their best for the cases processed. Over the short term, the GPS single-satellite time transfer instability outperforms the GIOVE-B by an order of magnitude at 1 s interval, which would be due to the different characteristics of the tracking loop filters for GPS P1 and P2 on one hand and the GIOVE-B signals on the other. Even at this preliminary stage and using an experimental satellite system, results show that the GIOVE-B (and hence Galileo) signals offer interesting perspectives for high precision time transfer between metrological laboratories.     

Influence of ionospheric perturbations in GPS time and frequency transfer

The stability of GPS time and frequency transfer is limited by the fact that GPS signals travel through the ionosphere. In high precision geodetic time transfer (i.e. based on precise modeling of code and carrier phase GPS data), the so-called ionosphere-free combination of the code and carrier phase measurements made on the two frequencies is used to remove the first-order ionospheric effect. In this paper, we investigate the impact of residual second- and third-order ionospheric effects on geodetic time transfer solutions i.e. remote atomic clock comparisons based on GPS measurements, using the ATOMIUM software developed at the Royal Observatory of Belgium (ROB). The impact of third-order ionospheric effects was shown to be negligible, while for second-order effects, the tests performed on different time links and at different epochs show a small impact of the order of some picoseconds, on a quiet day, and up to more than 10 picoseconds in case of high ionospheric activity. The geomagnetic storm of the 30th October 2003 is used to illustrate how space weather products are relevant to understand perturbations in geodetic time and frequency transfer.     

多通道GPS共视法时频传递接收机的研制

GPS共视法是国际上流行的远距离时间频率传递技术,核心是共视法接收机。我们成功研制了多通道GPS共视法时频传递接收机系统,硬件部分主要由自主研制的高精度时间间隔计数器和Motorola生产的VPONCORE GPS引擎组成,软件符合时间频率咨询委员会(CCTF)发布的GPS共视法数据处理软件标准化指南的要求,与单通道GPS定时接收机相比,界面更友好,操作更方便,具有很强的分析处理数据功能。经测试证明多通道GPS接收机零基线共钟共视时间比对的不确定度小于4 ns(仰角40°),与国外报道基本相同。     

Combining GPS and GLONASS for time and frequency transfer

Geodetic time and frequency transfer (TFT) consists in a comprehensive modeling of code and carrier phase observations from Global Navigation Satellite System (GNSS) in order to determine the synchronization errors between two remote clocks connected to GNSS receivers. Using either common view (CV), or Precise Point Positioning (PPP), current GNSS time transfer uses only GPS measurements. This study combines GPS and GLONASS observations in geodetic TFT in order to determine the added value of the GLONASS data in the results. Using the software Atomium, we demonstrate on one hand that using both constellations improves the solution for both CV and PPP results when analysing short data batches. In that case, there are not enough GPS code data to calibrate the solution, and additional GLONASS code data allows us to retrieve a correct absolute value for the solution. On the other hand, the CV results of frequency transfer are not significantly affected by adding GLONASS data, while in PPP the combination with GLONASS modifies the frequency transfer results, and in particular the daily frequency offset, with maximum differences of 150 ps between the TFT solutions obtained with GPS-only or GPS + GLONASS.     

短基线高准确度时间传递研究

为了实现守时系统与授时系统的高准确度时间同步,通过搬运钟法对微波时间传输系统的可测量时延部分进行准确测量,应用测量结果对微波时间传输系统进行校准,将GPS共视比对结果与微波时间传输系统的单、双向比对结果进行分析研究,并用BIPM(BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET MESURES)给出的结果进行验证,得出两种不同时间同步方法的同步误差和两种不同方法产生误差的主要原因,给出了两种不同方法在时间统一系统中的的最佳应用模式。     

基于北斗三号的长基线共视时间比对

卫星导航共视时间比对一直是远距离时间比对的重要方法之一。使用我国最新发射的北斗三号全球导航卫星，基于中科院国家授时中心（NTSC）和捷克光电研究院（TP）各自的时间产生和保持系统，开展了中捷北斗三号长基线共视时间比对试验。本文对中捷两站各自的北斗卫星可视数及其卫星高度角情况进行了统计分析，利用Vondark滤波对时间比对结果进行了降噪处理，最后将北斗三号共视时间比对结果与北斗二号及GPS共视时间比对结果进行了比较。结果表明：北斗三号在当前全球组网阶段中捷共视可视卫星数比北斗二号还少的情况下，其共视时间比对精度达到1.16ns，较北斗二号提升约19%，与GPS更为接近。     

面向时间应用的可驯服铷钟

研制一种面向时间应用的GPS可驯服铷钟。当铷钟被GPS驯服后,它输出的秒信号实时同步于GPS接收机的秒信号。同时,铷钟和GPS接收机之间的时间差的数据通过一个比例积分控制器去校正铷钟的频率准确度。驯服后,两台GPS驯服铷钟之间的时间差小于20ns、频率差小于1E-12/d。使用一台专用的GPS信号处理板和特定的GPS接收机,时间差可小于5ns。     

GPS多接收机组合的共视时间比对技术研究

为提高GPS共视时间比对的性能，本文介绍了利用中科院国家授时中心（NTSC）和德国物理技术研究院（PTB）两个守时实验室的多台接收机，基于多接收机组合技术原理，构建了NTSC和PTB各自的多接收机组合系统，采用数据融合技术，计算得出两个多接收机系统的观测数据并进行了时间比对试验及性能分析。结果表明，多接收机组合不仅提高了GPS共视的可靠性和稳定性，且提高了时间比对链路的精度。多接收机链路共视时间比对结果的标准偏差STDEV为1.36ns，比单接收机链路时间比对结果的STDEV值平均提高了19.4%，日稳可达3.2×10^-14。     

一阶扩展差分方法在测站GPS时间误差修正中的应用

分析了全球定位系统（简称GPS）时间测量原理、时间测定误差和差分误差消除模型,给出了在航天测控站两套GPS授时系统应用一阶差分方法,即站间单差定位方法,减小误差,提高时间准确度的思路方法,并提出了多站站间单差定位的一阶扩展差分模型。该模型可以用来获取测站多套GPS授时系统的精确时间和任意2个系统时钟同步误差比对。     

基于FPGA与TDC的GPS-铷钟时间同步系统

描述了一种高精度的GPS-铷钟时间频率同步系统,系统输出标准10MHz频率,同时输出高精度的1PPS同步时间信号,在GPS信号驯服下系统同步精度可达到7.2ns,输出频率准确度优于1E-12。论文阐述了系统的原理,给出了测试数据,结果表明,系统指标满足工程应用要求。