星地无线电双向法时间比对计算模型及其误差评估

卫星导航定位系统测距的基础是测时,而定轨和定位的前提是各观测量的时间同步。因此,时间同步技术是卫星导航定位系统建设的关键技术基础之一。根据星地无线电双向法时间同步技术的基本原理,详细推导了其在地心惯性系中的基本计算模型,并以静止地球同步轨道卫星为例,分析了该计算模型中的距离改正项时延对星地间相对钟差的影响量级。     

基于广义相对论的轨道摄动下星间激光相位比对

针对纳米到皮米量级星间激光测距,在地心非旋转坐标系(GCRS)下,考虑卫星轨道摄动引起的广义相对论效应,建立了星间单向以及双向星间激光相位比对模型.通过仿真研究了地球主引力场范围内轨道摄动引起的广义相对论效应对星间激光相位比对误差的影响,并通过星间激光相位比对误差计算星间激光测距误差.不同轨道高度的卫星仿真结果表明,对...     

Studies of strong gravitational fields near super-massive black hole horizons with space missions

General relativity (GR) can be probed by several tests in the weak gravitational field limit. On the contrary, very poor information exists about GR tests in strong gravitational fields. Here, we focus on the interaction of light rays with the strong gravitational field of a massive black hole and show that relativistic images may form. Hence, we calculate the shapes of shadows (mirages) forming just near BH horizons and discuss the possibility to estimate the black hole parameters (mass, spin and charge) by future astrometric missions. In 2007, the Radioastron space telescope will be launched and it will allow to evaluate those parameters for the black hole hosted at the center of our Galaxy.     

基于长短时记忆神经网络(LSTM)的钟差预报算法

原子钟钟差预报在原子时计算和原子钟频率驾驭中发挥着重要的作用。长短时记忆神经网络（LSTM）预报算法能够处理多参数长期依赖关系的时间序列预报,以氢钟和铯钟实测数据为样本,通过构建LSTM钟差预报模型,降低了长期原子钟内部噪声以及原子钟漂移对钟差预报的影响,并以72h,240h和720h为预报时长,分别与线性多项式模型、灰色模型和Kalman模型原子钟钟差预报模型进行预报误差对比。研究表明,在240h以上的预报时长中,LSTM建模长期依赖关系的优势得以体现,相较于其他3类模型可以获得更高的预报精度。     

一种同步卫星授时方法的再探讨

通过对原有测轨和预报方案的改善,对共视时差法时刻比对的进一步研究.实验结果表明: 采用现在的测轨和预报方案,时刻比对的事后处理精度与以前相当,优于1,但预报精度比以前有了较大提高,对卫星轨道预报1星期,相应的时刻比对精度也基本可保持在1μs以内.     

静止气象卫星测距系统及测距信号的应用

简要介绍日本静止气象卫星(GMS)的三点测距系统以及侧音测距的基本原理,利用静止气象卫星测距信号进行时间比对同步实验。最后展望了利用我国静止气象卫星开展时间比对和发播工作的设想。     

The flyby anomaly: A case for strong gravitomagnetism?

In the last two decades an anomalous variation in the asymptotic velocity of spacecraft performing a flyby manoeuvre around Earth has been discovered through careful Doppler tracking and orbital analysis. No viable hypothesis for a conventional explanation of this effect has been proposed and its origin remains unexplained. In this paper we discuss a strong transversal component of the gravitomagnetic field as a possible source of the flyby anomaly. We show that the perturbations induced by such a field could fit the anomalies both in sign and order of magnitude. But, although the secular contributions to the Gravity Probe B experimental results and the Lense–Thirring effect in geodynamics satellites can be made null, the detailed orbital evolution is easily in conflict with such an enhanced gravitomagnetic effect.     

时间比对中时间间隔测量与频率源比相的关系及其应用

目前的时间比对中通常采用时间间隔测量仪作为测量仪器,在这种条件下时间间隔测量仪的分辨力制约时间比对的分辨力。分析了时间比对过程中的时间比对和频率源比相之间的关系,提出了利用频率源比相测量间接完成时间比对的思路并完成了验证上述思路的实验。指出了这种间接测量的优点。     

星载铷原子钟频率特性星地测量技术研究

阐述了借助地面测控站对星载铷钟进行监测,以实现铷钟在轨运行频率特性的四种测量方法:单向时差比对法、双向时差比对法、利用GPS系统时间比对法和激光时差比对法,并对这四种方法的测量原理进行了分析和比较。对育种卫星搭载国产铷钟的试验方案和测量结果进行了介绍。     

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。     

卫星双向时间比对原理及比对误差估算

论述了卫星双向时间比对原理和比对系统中各项系统误差。计算出同步卫星运动导致的时间延迟误差、地球自转效应(Sagnac)误差和地面站设备时延误差。在所有误差项中，地面站户外单元设备是最大的误差来源，这个值与环境温度是强相关的，且存在反比关系，温度系数达到-0.1ns/℃。对此，可通过温度控制或对数据的温度补偿来降低误差。在对所有误差项进行综合计算后，得出比对误差可低于2ns。     

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。     

基于模拟场景的接收机授时接口测试方法

介绍了接收机授时接口的工作原理,提出了一种基于模拟工作场景的接收机授时接口新型测试方法,通过设计程控IRIG-B时间码发生器模拟产生异常时码,测试了接收机授时接口的容错性,并以长期授时测试场景用例检验了接收机授时接口工作稳定性,解决了实验室条件下接收机数据时间戳乱序、长期工作中时间戳跳变以及接收机授时信号异常控制等授时接口测试的难题。     

星间DOWRT中的相对论效应分析与修正

推导了双向单程测距与时间同步(DOWRT,Dual One-Way Ranging/Time Synchronization)的解耦方程,分析了空间动态下DOWRT法的计算方法及相对论效应在测距和时间比对中的影响,提出了带有相对论效应修正的DOWRT算法,最后分别仿真分析了低轨编队飞行卫星和导航星座中的距离与时间同步测量中相对论效应引起的误差.结果表明:卫星间采用DOWRT测量方法时,由相对论效应引起的低轨短基线编队飞行卫星间距离测量误差为米级、时间同步误差为亚皮秒级,而在导航星座测量中引起近百米级距离测量误差和高达微秒级的时间同步误差.因此为了实现导航卫星间高精度距离与时间同步测量,必须进行相对论效应修正.     

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。     

一种用于GPS时差比对数据处理的卡尔曼滤波器设计

介绍了一种用于GPS时差比对数据处理的自适应卡尔曼滤波器,在Matlab环境下编写了离散时间形式的卡尔曼滤波算法程序,利用该算法对GPS信号与铯原子频标的时差比对数据进行了分析处理,最后介绍了该算法的数字芯片FPGA实现。     

利用GPS进行时间传递与频率比对

全面介绍了ＢＩＲＭＭ从１９８６～１９９２年间从事利用时间ＧＰＳ进行时间传递与频率比对技术研究方面的情况,包括所建立的ＣＰＳ定时校频系统、单站定时、ＳＡ对定时精度的影响、ＧＰＳ定时信号噪声模型、卡尔曼滤波、电离层时延估算、ＧＰＳ共视试验、ＣＰＳ校频、接收系统差测量等。     

本地标准时间频率的产生与保持

近年来,地方协调时UTC(BIRM)守时能力稳步提升,截至目前,UTC(BIRM)与UTC的相对频率偏差优于3E-14,时间偏差优于20ns。本文概括介绍了守时系统的组成,本地频率驾驭与主备同步技术,以及TA(BIRM)算法研究等。     

本地标准时间频率的产生与保持

近年来,地方协调时UTC(BIRM)守时能力稳步提升,截至目前,UTC(BIRM)与UTC的相对频率偏差优于3E-14,时间偏差优于20ns。本文概括介绍了守时系统的组成,本地频率驾驭与主备同步技术,以及TA(BIRM)算法研究等。