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.      

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。     

高动态GPS/SINS 组合导航系统的时间同步方法

高动态环境下GPS/SINS 组合导航系统的同步误差源均被不同程度地放大, 严重影响了系统的组合性能. 给出了同步时间基准及记录GPS 通信延时的硬件设计思想. 在此基础上, 将GPS 与SINS 的时标差、SINS 的频标漂移及GPS 的通信延迟作为同步误差源, 采用软件处理方式完成对SINS 频标漂移的建模、量测信息的外推计算及GPS 通信延时的滤波补偿, 使系统的量测信息在每一个同步点上实现同步. 仿真结果验证了方法的有效性.      

BPL长波附加二次相位因子采集与建模

分析了长波BPL授时传播误差,设计了一个定点附加二次相位因子(ASF)传播误差数据实时采集系统。对误差模型进行了系统辨识研究,研究结果表明定点附加二次相位因子(ASF)误差基本属于平稳随机过程。并运用时间序列分析方法对BPL长波传播中附加二次相位因子(ASF)进行研究,取得初步模型数据,得到一些有益的结论,为获得的模型数据为进行ASF误差的预测及扣除其对长波BPL授时影响,提高授时精度的研究提供了依据。     

数字电视接收机同步时间估测方法

数字电视接收机同步时间是数字电视服务质量的一项重要指标,但同步时间在现有设备条件下不能直接测量得到.为此使用误码测试仪和脉冲噪声源设备,通过多次测试脉冲噪声造成的误码秒的个数,计算得出数字电视接收机同步时间.由于采用随机时刻触发的方式,修正了原方法中与起始时刻相关的局限性;由于对脉冲噪声的长度没有限制,可用于测试更长交织时间的系统的同步时间;测量精度达到0.1 s,与直接测量方法相比提高一个数量级.此方法经过数学推导验证,并通过数字电视地面广播标准接收机的实测数据讨论了测量参数对同步时间的影响.     

基于伪距差分增强的分布式节点时间同步方法

传统时频同步方法维持分布式节点之间同步的精度较高，但并不适用于空间非接触节点的时频同步问题.本文提出一种基于伪距差分增强的时间同步方法，给出了系统原理和基本组成，运用总体最小二乘法解算分布式节点的先验钟差信息，并利用卡尔曼滤波构建了主从节点间的时间同步算法模型.仿真校验与结果分析显示，相比独立GPS授时同步，本文提出的系统同步算法能够提高空间分布式节点同步精度，在基线距离平均为25km的条件下，可将节点同步精度控制在亚纳秒量级.      

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。     

城市道路交通流检测数据精度评价

目前各种检测方法采集到的路段速度数据普遍存在一定的误差,其准确性直接影响各种交通分析模型结果的精度.针对浮动车检测器、微波检测器以及线圈检测器的路段速度数据进行研究,利用GPS(Global Positioning System)设备实时记录试验车位置,分别在快速路和主干路进行了12次实验,对不同采集方式获取的速度信息进行了精度验证和评价.实验结果分析表明,浮动车数据获取的城市快速路和主干路的路段行程速度平均误差分别为13.6%和27.8%,且采集值与实际速度具有相同的分布.快速路微波检测器和主干路线圈检测器的速度数据与真实行程速度数据的误差分别为30%和56%.表明了微波检测器的断面速度值,用来表征所处路段的行程速度时虽然具有一定的误差,但是基本能表征路段的行驶状况.该研究结论为不同精度需求的交通模型选择合适的数据源提供支持,并为利用多源数据的冗余信息提高数据精度和完备性提供了理论依据.      

多视场星敏感器工作模式设计

针对多视场星敏感器的特点设计了两种工作模式:高精度工作模式和高更新率工作模式.中央时序控制器根据指令完成工作模式配置,以相应的时序启动图像采集处理模块.结合工作模式的时序特点,在FPGA(Field Programmable Gate Array)内部设计了3个星点质心提取模块,与各自对应的图像采集模块同步运行,实现了两种工作模式下多视场星图快速质心提取.采用Cypress公司的IBIS5-A-1300作为图像传感器,基于FPGA设计了实验平台,对工作模式配置及数据更新率进行测试.实验结果表明:工作模式可灵活配置和切换,在高更新率工作模式下,星敏感器的数据更新率为传统单视场情况的3倍.     

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。