远地时钟比对数据消噪方法研究

远地时钟比对是利用不同实验室的原子钟建立综合原子时尺度的必要条件,因而实现远地时钟比对的高精度时间传递技术的噪声水平,成为影响原子时性能的主要因素之一。本文主要研究了基于EMD的低通滤波方法,及其在远地时钟比对数据消噪中的应用,并将该方法与Vondrak平滑方法进行比较。结果表明：基于EMD的低通滤波结果明显优于Vondrak平滑结果。     

GPS时间比对数据的Vondrak平滑和三次样条插值处理

介绍了Vondrak平滑方法和三次样条插值方法。利用国家授时中心时间频率基准重点实验室的GPS时间比对数据,先进行预处理和规范化处理,再采用Vondrak平滑方法和三次样条插值方法进行处理,得到的结果表明:在实际中利用Vondrak平滑方法和三次样条插值方法对GPS时间比对数据处理是可行的,减弱了随机噪声的影响。     

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。     

国内和国际时间、频率的比对

利用卫星进行时间、频率比对的技术已为测量远地时钟之间的时间差及频率差提供了条件并大大地提高了测量精度。本文将对各种远地时钟比对技术做一扼要回顾,而重点放在全球定位系统(GPS)上。 GPS系统的问世首先为低成本、高精度、自动化地进行国际时间、频率的比对创造了条件。已经证明,当已知卫星星历表在几米之内时,这折算成地球表面上的两个远地时钟在同时接收GPS信号的时差仅为几个毫微秒。两个远地时钟的时差是简单地通过两地读数相减得到的,而每一地的读数则从共视测量值中减去一个差动延迟常数而得到。延迟常数可通过一开始的计算或测量获得。利用这种同时观测技术也可将其他共模误差如GPS时钟误差、电离层误差等消除或减少。由于GPS卫星轨道的黄道(ecliptic)的倾角很高,因此基本上可以做到所有北半球各观测点之间具有共视能力,而南半球的主要观测点则与北部的关键定时中心之间具有共视能力。本文也将对其他技术如“双向”卫星技术、LASSO、STIFT、GOES气象卫星系统及其有关技术等做一回顾和讨论。上述技术的现状将在对它们的用途和特点的叙述时一并讨论。有关将来的发展计划也将论及。     

基于经验模态分解的点云数据平滑与增强

在计算机辅助设计与逆向工程应用中,针对缺乏拓扑连接关系的点云数据,提出了基于经验模态分解(EMD)的点云数据平滑与增强算法。首先,以点云模型的拉普拉斯矩阵坐标与法向的内积作为EMD输入信号,提取点云模型输入信号的极值点作为插值节点计算信号的上下包络;然后,为实现特征保持的EMD信号分解,通过检测点云数据上特征点,并在计算信号上下包络的过程中作为约束,克服传统EMD算法无法保持特征的局限;最后,迭代地从输入信号中减去上下包络的均值得到内蕴模态函数(IMF)和余量,并通过设计滤波器实现了点云数据平滑和增强。实验结果表明,本文算法有效地将EMD推广到三维散乱点云数据中,扩大EMD在三维几何中的应用范围,并在点云数据平滑和增强方面取得了很好的效果。     

频率稳定度与守时钟组配置关系研究CSCD

通过对中小型守时实验室对时间尺度稳定度的需求分析,以目前主流守时钟5071A为例,利用国际权度局公布的原子钟数据,研究不同钟组配置与时间尺度稳定度的关系,为中小时间实验室守时钟组的优化配置提供参考依据;权重确定是原子时算法的关键之一,通过对不同数量、不同取权规则的原子时计算结果进行统计分析与比较,提出中小时间实验室原子时尺度算法中的取权原则。     

基于光纤双向时间比对的溯源系统设计与实现

为了实现高精度原子时标的远距离溯源需求,构建一种基于光纤双向时间比对的溯源系统,结合光纤双向时间比对技术指标高的优点,实现本地原子时标向远端标准时间进行溯源,通过采用主备路设备冗余备份机制,提升了系统的可靠性。试验结果表明：基于光纤双向时间比对的技术手段,获得了与标准时间溯源时差优于1 ns,溯源效果达到日频率稳定度在5E-15以内,同时利用主备路时间同步技术实现了主备路时差优于0.3 ns。     

靶场光电外测数据修正及弹道精确复现方法

在导弹试验靶场采用多套光电外测设备测量弹道时,一方面,不同设备在交接工作时会引起位置偏差;另一方面,利用位置参数中心微分平滑方法解算速度和加速度时,存在跳变和噪声过大的现象。二者都会导致测量的弹道与实际飞行轨迹不符,不利于与内测参数进行精度比对。针对光电外测设备交接引起的外测偏差,分析了误差主要是由常值误差、时间不对齐误差和随机误差组成,提出了多站交接点位置偏差分段修正方法,并利用多项式拟合的算法对速度噪声进行平滑。最后,采用导弹试验的光电外测数据进行方法验证,修正了交接设备带来的位置偏差,较好地复现了飞行器的飞行弹道,既保证了弹道曲线的连续性,又满足了弹道的平滑性。     

A new stochastic model considering satellite clock interpolation errors in precise point positioning

Precise clock products are typically interpolated based on the sampling interval of the observational data when they are used for in precise point positioning. However, due to the occurrence of white noise in atomic clocks, a residual component of such noise will inevitable reside within the observations when clock errors are interpolated, and such noise will affect the resolution of the positioning results. In this paper, which is based on a twenty-one-week analysis of the atomic clock noise characteristics of numerous satellites, a new stochastic observation model that considers satellite clock interpolation errors is proposed. First, the systematic error of each satellite in the IGR clock product was extracted using a wavelet de-noising method to obtain the empirical characteristics of atomic clock noise within each clock product. Then, based on those empirical characteristics, a stochastic observation model was structured that considered the satellite clock interpolation errors. Subsequently, the IGR and IGS clock products at different time intervals were used for experimental validation. A verification using 179 stations worldwide from the IGS showed that, compared with the conventional model, the convergence times using the stochastic model proposed in this study were respectively shortened by 4.8% and 4.0% when the IGR and IGS 300-s-interval clock products were used and by 19.1% and 19.4% when the 900-s-interval clock products were used. Furthermore, the disturbances during the initial phase of the calculation were also effectively improved.     

星载原子钟在轨剩余寿命预测方法研究

原子钟是导航卫星最关键载荷之一, 开展原子钟健康状态评估与寿命预测相关工作, 对于及时掌握原子钟性能和运行状况, 确保卫星导航系统提供高可用性连续性完好性的服务, 具有重要意义。结合星载原子钟在轨失效特性分析, 提出了一种综合考虑原子钟随机失效与耗损失效的剩余寿命预测方法。该方法融合利用原子钟寿命周期内产生的多源多维数据, 通过概率统计和机器学习的途径实现原子钟的剩余寿命预测。经案例验证, 所提方法合理有效, 具有一定的工程应用价值。      

Monitoring atomic clocks on board GNSS satellites

A method for monitoring atomic clocks on board Global Navigation Satellites System (GNSS) satellites is described to address the issue of clock related signal integrity in safety–critical applications of GNSS. The carrier-phase time transfer is employed in the clock monitoring method which enables tight tracking of the satellite onboard clocks and thus improves detectability of clock anomalies. Detecting onboard clock anomalies requires the ability to monitor clocks in real time, and a Kalman filter can then be utilized to estimate the phase offsets between the satellite clocks and ground clocks. This study, using the difference between the measured and predicted phase offset as a test statistic, sets a threshold for clock anomalies based on the prediction interval approach. Finally the validity of the monitoring method is examined by processing a set of real GNSS data that includes two recent incidents of clock anomalies in GNSS satellites.     

基于EMD与LS-SVM的刀具磨损识别方法

针对刀具磨损声发射信号的非平稳特征和BP神经网络学习算法收敛速度慢、易陷入局部极小值等问题,提出了基于经验模态分解和最小二乘支持向量机的刀具磨损状态识别方法.首先对声发射信号进行经验模态分解,将其分解为若干个固有模态函数之和,然后分别对每一个固有模态函数进行自回归建模,最后提取每一个自回归模型的系数组成特征向量,特征向量被分为两组,一组用于对最小二乘支持向量机训练,另一组用于识别刀具磨损状态.试验结果表明:该方法能很好地识别刀具磨损状态,与BP神经网络相比具有更高的识别率.      

国际原子时进展中的原子钟

对近几年国际原子时 (TAI)进展中不同类型原子钟和不同时间实验室原子钟贡献的权重进行了比较 。     

原子钟频率稳定度测试中的噪声处理

原子钟的测量噪声会被引入到频率稳定度评估过程,尤其是对中短期频率稳定度的影响更大。重叠Allan方差可以克服调频闪变噪声和调频随机游走噪声随时间变化出现的非平稳问题,但由于受到测量噪声的影响,评估结果仍会出现误差。为此,本文通过对原子钟的数学模型和噪声特性进行分析,提出了原子钟频率稳定度评估的加窗平滑噪声处理方法,通过对时差观测序列合理的加窗设计和平滑处理,抑制测量噪声对评估结果的影响。实验结果表明,利用铷钟观测序列的100点平滑可以有效地提高短期频率稳定度结果（100~1 000）s的可信度。