基于卫星全视的国家标准时间复现方法研究
发布时间：2021-01-22 16:39
精密时间传递技术已经在天文观测、深空探测、卫星导航等领域广泛应用,为满足用户对高精度时间需求,国内外科研院所基于GNSS共视等时间比对技术开发了各类远程时间传递系统,典型的服务精度在5～10ns。根据GNSS共视时间比对原理,要求比对两地在同一时刻至少能观测到同一颗卫星,因此基于共视比对技术的时间传递系统的比对精度和应用范围受基线长度的限制,针对该问题,本文研究将GNSS全视技术应用到国家授时中心标准时间复现系统中,扩展原基于共视的标准时间远程复现系统的应用范围。本文主要工作和创新点如下:（1）传统全视时间比对精度高,但因使用事后发布精密轨道和钟差产品,时间比对结果滞后生成,不能满足标准时间远程复现系统比对结果实时生成的要求。本文采用IGS数据中心发布的IGU-P（Ultra-Rapid（predicted half））超快速星历产品的预测部分数据,并根据数据特点设计了使用策略,通过实验分析显示,该方法可以获得轨道精度为5cm,钟差精度优于1.5ns的钟差数据。在上述研究的基础上,设计了实验方案,验证全视比对实时生成的可行性,使用IGU-P计算实时全视时间比对结果,并以精密钟差产品计算...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤双向时间比对原理图
基于卫星全视的国家标准时间复现方法研究4图1.2卫星双向时间传递原理图Figure1.2Schematicdiagramoftwo-waysatellitetimeandfrequencytransfer其中，TIC是计数器测量值，表示接收机与本地钟之间的时间偏差，dRA、dTA分别表示地面站A的收、发设备时延；dRB、dTB分别表示地面站B的收、发设备时延；dAS、dBS分别表示A、B两地面站的上行时延；dSA、dSB分别表示A、B两地面站的下行时延；SA、SB为A、B两地面站的Sagnac效应改正量；dSBA、dSAB为卫星转发器时延。地面站A计数器测量值TIC(A)表示为式（1.6）BRASASBABSTBTICASdddddBA（1.6）地面站B计数器测量值TIC(B)表示为式（1.7）ARBSABASTATICBSdddddABSB（1.7）用式（1.6）减式（1.7）得到两地面站的时差为：ABSBASABSBBSSAASRBTBRBTATICATICBASSddddddddddB-21其中，dTA-dTB、dTB-dRB分别为A、B两地面站的收发设备时延，dSAB-dSBA为A、B两地面站信号通过卫星转发设备时延差，SA-SB为两地面站Sagnac效应时延差。
第一章绪论5从地面站A到B路径上的时延和从地面站B到A路径上的时延可以完全或者大部分抵消，因此卫星双向时间传递精度可以达到1ns。但是两地面站信号互传需要利用通信卫星转发器以及专门的发射和接收设备，系统组成复杂以及经济成本较高。（3）GNSS共视时间传递技术GNSS共视时间传递方法是1980年美国国家标准局提出的[14]，率先将GPS用于远程时间传输，是远程时间传输技术的里程碑[15]。1983年该方法被国际权度局用于国际守时实验室原子钟之间的时间比对[16]，解决了用户与国家级守时实验室之间的时间同步问题[17]。1994年Allan等人发表的《GPS定时接收机软件标准化技术指南》，实现了共视接收机软件数据处理过程和观测文件的格式标准化，方便了观测数据的交换，同时提高了共视时间传递的精度。该指南约定共视观测周期为16分钟，其中13分钟用于观测数据，1分钟用于观测准备，2分钟用于数据处理。因为一个观测周期实际可用的观测时间只有13分钟，所以基于该标准的GNSS共视时间传递技术的观测数据是非连续的。图1.3为GNSS共视时间传递原理图。图1.3GNSS共视时间传递原理图Figure1.3Schematicdiagramofcommonviewtimetransfer假设A、B为比对两站，均由GNSS接收机接收卫星发射信号，获得卫星观测数据。从伪距观测数据iA中扣除信号从卫星到A站的各项延迟，得到A站本
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤时频同步技术的研究进展[J]. 梁益丰,许江宁,吴苗,何泓洋,江鹏飞. 激光与光电子学进展. 2020(05)
[2]北斗亚欧全视时间比对试验[J]. 高喆,张继海,王翔,安卫,武文俊,董绍武. 天文学报. 2020(01)
[3]本地标准时间频率的产生与保持[J]. 杨帆,杨军,张然. 宇航计测技术. 2019(05)
[4]基于光纤链路的180 km高精度时间同步系统[J]. 王正勇,王崇阳,魏海涛,尹继凯,蔚保国. 无线电工程. 2019(05)
[5]IGS快速/超快速卫星钟差精度评定与分析[J]. 王宇谱,龚大亮,胡彩波,徐金锋,刘峰宇. 导航定位学报. 2018(03)
[6]一种短距离光纤频率信号传递方法研究[J]. 张磊,王正勇,姚志会. 无线电通信技术. 2018(04)
[7]一种高精度的国家标准时间远程复现方法[J]. 陈瑞琼,刘娅,李孝辉. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(02)
[8]远距离高精度光纤双向时间比对方法研究[J]. 王崇阳,蔚保国,王正勇. 无线电工程. 2017(03)
[9]GNSS单站授时系统性偏差分析[J]. 于合理,郝金明,田英国,宋超,李伟杰. 大地测量与地球动力学. 2017(01)
[10]UTC（NTSC）远程高精度复现方法研究及工程实现[J]. 刘娅,陈瑞琼,赵志雄,李孝辉. 时间频率学报. 2016(03)
博士论文
[1]GNSS星载原子钟性能分析与卫星钟差建模预报研究[D]. 王宇谱.解放军信息工程大学 2017
[2]UTC（NTSC）远程复现方法研究与工程实现[D]. 陈瑞琼.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2016
[3]基于共视原理的卫星授时方法[D]. 许龙霞.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2012
[4]基于GPS精密单点定位的时间比对与钟差预报研究[D]. 王继刚.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2010
[5]守时中的若干重要技术问题研究[D]. 董绍武.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2007
[6]GPS共视时间频率传递应用研究[D]. 杨旭海.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2003
硕士论文
[1]GNSS载波相位远程时间比对技术研究[D]. 张涛.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2016
[2]基于UTC的远程时间频率源校准方法改进及应用[D]. 杨航.北京交通大学 2015
[3]远程时间校准数据处理中心管理软件的设计与实现[D]. 左倓.西安电子科技大学 2014
[4]导航卫星精密钟差快速确定方法研究[D]. 于合理.解放军信息工程大学 2014
[5]GPS PPP时间传递技术研究[D]. 广伟.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2012
本文编号：2993563
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光纤双向时间比对原理图
基于卫星全视的国家标准时间复现方法研究4图1.2卫星双向时间传递原理图Figure1.2Schematicdiagramoftwo-waysatellitetimeandfrequencytransfer其中，TIC是计数器测量值，表示接收机与本地钟之间的时间偏差，dRA、dTA分别表示地面站A的收、发设备时延；dRB、dTB分别表示地面站B的收、发设备时延；dAS、dBS分别表示A、B两地面站的上行时延；dSA、dSB分别表示A、B两地面站的下行时延；SA、SB为A、B两地面站的Sagnac效应改正量；dSBA、dSAB为卫星转发器时延。地面站A计数器测量值TIC(A)表示为式（1.6）BRASASBABSTBTICASdddddBA（1.6）地面站B计数器测量值TIC(B)表示为式（1.7）ARBSABASTATICBSdddddABSB（1.7）用式（1.6）减式（1.7）得到两地面站的时差为：ABSBASABSBBSSAASRBTBRBTATICATICBASSddddddddddB-21其中，dTA-dTB、dTB-dRB分别为A、B两地面站的收发设备时延，dSAB-dSBA为A、B两地面站信号通过卫星转发设备时延差，SA-SB为两地面站Sagnac效应时延差。
第一章绪论5从地面站A到B路径上的时延和从地面站B到A路径上的时延可以完全或者大部分抵消，因此卫星双向时间传递精度可以达到1ns。但是两地面站信号互传需要利用通信卫星转发器以及专门的发射和接收设备，系统组成复杂以及经济成本较高。（3）GNSS共视时间传递技术GNSS共视时间传递方法是1980年美国国家标准局提出的[14]，率先将GPS用于远程时间传输，是远程时间传输技术的里程碑[15]。1983年该方法被国际权度局用于国际守时实验室原子钟之间的时间比对[16]，解决了用户与国家级守时实验室之间的时间同步问题[17]。1994年Allan等人发表的《GPS定时接收机软件标准化技术指南》，实现了共视接收机软件数据处理过程和观测文件的格式标准化，方便了观测数据的交换，同时提高了共视时间传递的精度。该指南约定共视观测周期为16分钟，其中13分钟用于观测数据，1分钟用于观测准备，2分钟用于数据处理。因为一个观测周期实际可用的观测时间只有13分钟，所以基于该标准的GNSS共视时间传递技术的观测数据是非连续的。图1.3为GNSS共视时间传递原理图。图1.3GNSS共视时间传递原理图Figure1.3Schematicdiagramofcommonviewtimetransfer假设A、B为比对两站，均由GNSS接收机接收卫星发射信号，获得卫星观测数据。从伪距观测数据iA中扣除信号从卫星到A站的各项延迟，得到A站本
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤时频同步技术的研究进展[J]. 梁益丰,许江宁,吴苗,何泓洋,江鹏飞. 激光与光电子学进展. 2020(05)
[2]北斗亚欧全视时间比对试验[J]. 高喆,张继海,王翔,安卫,武文俊,董绍武. 天文学报. 2020(01)
[3]本地标准时间频率的产生与保持[J]. 杨帆,杨军,张然. 宇航计测技术. 2019(05)
[4]基于光纤链路的180 km高精度时间同步系统[J]. 王正勇,王崇阳,魏海涛,尹继凯,蔚保国. 无线电工程. 2019(05)
[5]IGS快速/超快速卫星钟差精度评定与分析[J]. 王宇谱,龚大亮,胡彩波,徐金锋,刘峰宇. 导航定位学报. 2018(03)
[6]一种短距离光纤频率信号传递方法研究[J]. 张磊,王正勇,姚志会. 无线电通信技术. 2018(04)
[7]一种高精度的国家标准时间远程复现方法[J]. 陈瑞琼,刘娅,李孝辉. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(02)
[8]远距离高精度光纤双向时间比对方法研究[J]. 王崇阳,蔚保国,王正勇. 无线电工程. 2017(03)
[9]GNSS单站授时系统性偏差分析[J]. 于合理,郝金明,田英国,宋超,李伟杰. 大地测量与地球动力学. 2017(01)
[10]UTC（NTSC）远程高精度复现方法研究及工程实现[J]. 刘娅,陈瑞琼,赵志雄,李孝辉. 时间频率学报. 2016(03)
博士论文
[1]GNSS星载原子钟性能分析与卫星钟差建模预报研究[D]. 王宇谱.解放军信息工程大学 2017
[2]UTC（NTSC）远程复现方法研究与工程实现[D]. 陈瑞琼.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2016
[3]基于共视原理的卫星授时方法[D]. 许龙霞.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2012
[4]基于GPS精密单点定位的时间比对与钟差预报研究[D]. 王继刚.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2010
[5]守时中的若干重要技术问题研究[D]. 董绍武.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2007
[6]GPS共视时间频率传递应用研究[D]. 杨旭海.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2003
硕士论文
[1]GNSS载波相位远程时间比对技术研究[D]. 张涛.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2016
[2]基于UTC的远程时间频率源校准方法改进及应用[D]. 杨航.北京交通大学 2015
[3]远程时间校准数据处理中心管理软件的设计与实现[D]. 左倓.西安电子科技大学 2014
[4]导航卫星精密钟差快速确定方法研究[D]. 于合理.解放军信息工程大学 2014
[5]GPS PPP时间传递技术研究[D]. 广伟.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2012
本文编号：2993563
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