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.      

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。     

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。     

GPS 时间同步技术及其在航天领域的应用前景

导航星全球定位系统(简称 GPS)是一项全新的卫星导航定位的高技术工程,是全球可共享的技术资源。它具有全球覆盖、全天候工作、全天24小时连续而实时地为无限多个用户提供高精度七维(三维位置、三维速度和时间)信息的能力。实时定位精度可达10m 以内,事后处理的定位精度可达1m 左右。测速精度可达0.1—0.01m/s。时间传递和时间同步精度可达10—1ns(10~(-9)s).本文简要介绍了 GPS 的概况和国内外开发研究的动态。着重就 GPS 时间传递的原理、力法和误差做了较深入的分析和论证。报道了国内首次 GPS 共视法时间同步大型试验的情况和取得的结果。最后,作者专门论述了 GPS 技术在航天领域的应用前景。     

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。     

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。     

国内首次GPS共视法时间同步试验

航天部无线电计最测试研究所和国内四个单位合作于1987年7月在北京、西安、临潼三站之间,利用导航星全球定位系统(GPS)C/A 码信息进行了共视法时间同步试验。试验期间每天共视接收导航星3、6、8、9、10、11(即 SV 6、9、11、13、12、     

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。     

搬运钟时间同步技术

一、搬运钟及其用途搬运钟是用便携式时钟在一个参考点把钟同步好,搬运到需要同步和测试的地方,用时间间隔计数器在各测试点进行测试比对,返回参考点后再和参考钟比对,在闭合时间内可测得搬运期间累积的钟误差。搬     

GNSS实时动态授时精度分析

基于GNSS载波相位观测值的实时动态授时，可有效规避PPP授时对实时精密轨道和钟差产品的依赖问题，对短距离动、静态高精度时间用户具有重要意义。为了更好地验证GNSS实时动态授时性能，基于中国科学院国家授时中心时间频率资源和三个GNSS跟踪站长达2个月的观测数据，以GPS系统为例开展了授时试验。与事后PPP时间传递相比，实时动态授时结果差异STD优于0.15ns；与光纤双向时间传递结果相比，实时动态授时结果差异STD优于0.5ns。试验表明，GNSS实时动态授时精度能够达到亚纳秒量级，可为下一步推广应用提供重要参考。     

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。     

激光时间同步

介绍了利用激光测距技术进行时间同步的各种可行方法,包括地面同步系统和卫星同步系统。还介绍了如何利用搬运钟测量激光时间同步精度及测量结果如何评定。     

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。     

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。     

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。     

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。      

单站GPST/GLONASST时差监测研究

精密定时/授时是全球导航卫星系统（GNSS）中重要的一部分。每个GNSS都维护有自己的参考时间,尽管他们都向协调世界时溯源,但各系统间可能存在着几十甚至几百ns的偏差。要充分利用各个系统的卫星资源进行统一定位和授时服务就必须准确确定各个系统间的时差。文中分析了基于空间信号法的单站时差监测原理,提出了利用GPS/GLONASS多模双频接收机输出的两个系统的观测数据、导航电文以及标准共视数据监测GLONASST与GPST的时差方法。利用BIPM T公报公布的相关数据对130d的时差监测结果进行了评定。结果表明,130d中,时差监测结果消除系统差后与T公报结果最大偏差优于8ns,证明监测结果是有效可用的。     

高动态GPS卫星信号模拟器导航电文生成

为了测试全球定位系统GPS(Global Positioning System)接收机的性能,应用GPS信号模拟器来模拟各种条件下真实的GPS信号.GPS卫星信号发生器由硬件、计算机和软件组成.软件主要由卫星导航参数计算模块、目标运动轨迹计算模块、误差计算模块等模块组成.导航电文产生功能模块是高动态GPS卫星信号模拟器要解决的一项关键技术.给出了3个卫星星钟改正参数的物理意义和星历产生模型,根据这些参数并结合相应的时间参数来形成卫星导航电文.通过程序仿真并与导航电文进行验证,证明推导出的星历产生模型基本符合GPS星的星座排列规律.     

原子时系统主备钟同步技术研究

主钟系统作为原子时系统的重要组成部分，其运行状态直接关系到整个原子时系统的性能。为了提高系统的可靠性，建立备份主钟系统尤为必要。本文围绕原子时系统中的主备钟同步技术开展相关研究，建立了主备钟同步系统。通过分析原子钟性能，建立钟差模型；并根据钟差模型对备份主钟的频率进行驾驭调整，实现主备钟之间的时间频率一致性。通过调整，原子时系统的主备钟时差可实时保持在1ns以内，频率偏差实时保持在10E-15量级，为原子时系统的主备无缝切换奠定良好基础。