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。     

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。     

GPS全视法时间传递回顾与展望

目前,时间传递技术正处于GPS伪码技术到GNSS多种技术组合的过渡时期,介绍了高精度时间传递技术在近年来的发展情况:首先回顾了GPS伪码共视(CV)与全视法(AV)时间传递,并证明全视法比共视法更具优越性。CCTF 2006通过,从MJD 53979,即2006九月(Circular T225)开始,使用AV法进行TAI比对。CV法需要满足共视条件,这限制了载波相位(CP)方法的应用,载波相位观测量比码观测量的观测精度可以高出两个数量级。由于CP观测数据优良,CCTF 2006推荐也可以引用CP观测数据进行时间传递。PPP方法是一种充分研究的时间传递方法,它充分地利用了载波相位信息,可以认为是伪码AV法的自然延伸。最后,给出我们的最新研究成果,即将GPS PPP和TW时间链路结合的方法,该方法结合两种时间传递链路的优点并消除了它们的缺点。     

BM1308-52型GPS/BDS时间传递接收机研制与性能分析CSCD

随着北斗卫星导航系统(BDS)的发展与完善,基于BDS的时间传递应用需求越来越迫切。简要介绍了为开展北斗时间传递研究自研的多通道多频GPS/BDS时间传递接收机BM1308-52。接收机可同时接收GPS、BDS的码信息和载波相位信息,输出GPS、BDS的CGGTTS标准共视文件和Rinex观测文件,观测时间、处理方法及数据输出格式符合国际规范。最后,利用实测数据测试了BM1308-52的性能,测试结果表明,GPS单向时间比对和零基线共视比对不确定度优于2ns,BD单向时间比对不确定度优于3ns,与国际水平相当。BM1308-52的系统稳定可靠,观测精度高,可以更好地为时间频率传递服务。     

BM1308-52型GPS/BDS时间传递接收机研制与性能分析

随着北斗卫星导航系统(BDS)的发展与完善,基于BDS的时间传递应用需求越来越迫切。简要介绍了为开展北斗时间传递研究自研的多通道多频GPS/BDS时间传递接收机BM1308-52。接收机可同时接收GPS、BDS的码信息和载波相位信息,输出GPS、BDS的CGGTTS标准共视文件和Rinex观测文件,观测时间、处理方法及数据输出格式符合国际规范。最后,利用实测数据测试了BM1308-52的性能,测试结果表明,GPS单向时间比对和零基线共视比对不确定度优于2ns,BD单向时间比对不确定度优于3ns,与国际水平相当。BM1308-52的系统稳定可靠,观测精度高,可以更好地为时间频率传递服务。     

GPS授时校频方法研究与试验结果

为了解决多目标综合测量系统各测站之间时间同步和频率校准问题,提出了利用GPS(Global Positioning System)单星或多星共视方法进行站间时间同步与校频,给出了这两种方法的计算公式,分析了星历误差、星钟误差、电离层折射误差、对流层折射误差、多径效应和接收机硬件延迟对时间同步精度的影响.为了验证GPS授时校频精度,进行了相关试验.通过与铯原子钟比对,表明利用GPS可实现纳秒级时间同步,校频精度也优于5.0×10-11,多星共视具有更高的同步校频精度.      

GPS共视比对数据处理软件设计

为了满足对大量GPS共视比对数据处理和分析的要求,在共视比对规范和TEC-map电离层模型的基础上,设计了GPS共视比对数据处理软件。该软件具有进一步消除单频接收机电离层时延的影响及对单通道、多通道、双频数据的单站和双站比对功能,直接平滑、内插作曲线图,并生成文件,给出平滑以后的均方差。     

基于信道复用方法的GNSS共视信号模拟

全球导航卫星系统（GNSS）共视（CV）技术应用中需要对GNSS共视信号进行模拟仿真,可以降低对共视接收机和共视算法进行测试过程中的成本。为此,提出了一种基于信道复用方法的GNSS共视信号的双路信号模拟方法。首先,对GNSS共视技术原理进行了分析。然后,根据GNSS直射信号的模拟思路,设计了基于GNSS直射信号模拟器的GNSS共视信号模拟方法,对共视信号传播过程中可能产生的误差进行了分析。最后,对零基线、短基线、长基线3种场景下仿真的共视信号,以及实场采集的试验数据进行了验证分析。验证的结果表明,仿真的GNSS共视信号定位准确,定位精度在米级;共视比对结果均方根值（RMS）精度优于12 ns,可以进行共视法时间传递,证明了提出的共视信号模拟方法能够有效地用于GNSS共视信号生成。对GNSS共视信号模拟器、共视接收机的研制和共视算法的研究具有一定的理论参考意义和实际应用价值。      

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。     

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。     

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.     

不同太阳活动条件下电离层形态对估算GPS系统硬件延迟的影响

利用两个中纬度台站GPS观测数据提取的GPS卫星硬件延迟,分析了不同太阳活动情况下估算的硬件延迟稳定性和统计特征,结合同期电离层观测数据,研究了电离层状态对硬件延迟估算结果的影响.研究结果表明,基于太阳活动高年(2001年)GPS观测数据估算的硬件延迟稳定性要低于太阳活动低年GPS观测数据的估算结果,利用2001年GPS数据估算的卫星硬件延迟年标准偏差(RMS)平均值约为1TECU,而2009年GPS数据估算的卫星硬件延迟年标准偏差平均值约为0.8TECU.通过对2001年和2009年北京地区电离层F₂层最大电子密度(N_mF₂)变化性分析,结合GPS硬件延迟估算方法对电离层时空变化条件的要求,认为硬件延迟稳定性与太阳活动强度的联系是由不同太阳活动条件下电离层变化的强度差异引起的.      

基于北斗导航检测平台的时间量值传递系统研究

研究了基于北斗卫星的北京市导航检测平台的时间量值传递系统,它以卫星共视法作为数据比对的条件,采用修正值预估技术和相位补偿技术来提高铷钟的准确度与稳定度。本系统可实时地将地方原子时标与UTC（NIM）进行比对溯源,实现北斗卫星导航检测平台的时间量值可靠传递,保证地方原子时标与国家时间基准UTC（NIM）同步差在±10ns以内,以满足北斗导航产品研制、开发和应用的需要。     

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.     

基于北斗导航检测平台的时间量值传递系统研究

研究了基于北斗卫星的北京市导航检测平台的时间量值传递系统,它以卫星共视法作为数据比对的条件,采用修正值预估技术和相位补偿技术来提高铷钟的准确度与稳定度。本系统可实时地将地方原子时标与UTC（NIM）进行比对溯源,实现北斗卫星导航检测平台的时间量值可靠传递,保证地方原子时标与国家时间基准UTC（NIM）同步差在±10ns以内,以满足北斗导航产品研制、开发和应用的需要。