北斗卫星导航系统授时性能评估研究

发布时间：2017-04-09 12:19

  本文关键词：北斗卫星导航系统授时性能评估研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：授时是卫星导航系统一个非常重要的功能，实现授时服务的前提是解决时间的测量与同步问题，这就需要将卫星导航系统各个部分的时钟都统一到一个公共的时间标准上，因此，卫星导航系统对时间的要求可归结为时间的同步比对问题。根据国际电联（ITU）的授时系统发播标准，授时系统时间和标准时间UTC之间的偏差应维持在100ns以内，所以，卫星导航系统的系统时间首先要溯源到标准时间并保持良好性能，才能进一步为用户提供高精度的授时服务。 本文在深入学习卫星导航系统授时理论和系统时间评估方法的基础上，对其中的关键技术和相关算法进行研究，针对北斗卫星导航系统的系统时间性能和授时服务展开了详细的评估测试试验。总体来说，论文的主要研究内容概括如下： （1）阐述时间频率传递技术与授时服务的研究背景，分析授时技术的发展历程与现状，并讨论系统时间对于卫星导航系统尤其是授时服务的重要意义。 （2）介绍卫星导航系统中所涉及到的几种重要的时间系统，说明卫星导航系统的授时方法及其基本工作原理，详细地研究了有关时间传递与授时过程中需考虑的误差来源，并讨论相应的修正方法或解决办法。 （3）重点研究北斗卫星导航系统的系统时间性能评估方法，详细阐述GPS共视（GPS CV）、北斗共视（BD CV）和双向卫星时间频率传递（TWSTFT）三种方法的工作原理，比较分析各种方法的优缺点。基于这三种方法获得北斗卫星导航系统（BDS）的系统时间BDT与国家标准时间UTC（NTSC）的时差值，经过剔除粗差、误差修正、平滑滤波等处理，得到准确的相对时差值，主要对处理过程中的Kalman滤波和Vondrak平滑方法进行详细研究并分析各自的特点。 （4）通过试验分析评估北斗卫星导航系统时间性能，主要从频率准确度、频率漂移率及频率稳定度三个指标分析比较试验结果，结果表明，BDT相对于UTC（NTSC）的最大时差值为86ns，不同方法的频率准确度结果平均值小于3×10-14，频率漂移率均小于4×10-14，以及频率稳定度均小于5×10-14/天。 （5）在分析总结北斗卫星导航系统的授时原理及定时接收机有关技术的基础上，通过RNSS静态授时/定时测试试验，验证地面运控系统定时测试终端的定时功能，包含信号的接收、处理、定时解算等功能，根据测试点用户机的评估试验结果可以看出，测试时间段内，基于固定测试点的三组用户机授时精度标准差分别为：36.55ns、37.53ns、35.27ns。
【关键词】：北斗卫星导航系统 授时服务 系统时间 时间传递 共视 双向时间比对 性能评估
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P127.1;P228.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 授时技术12-16
• 1.2.1 现代授时技术12-13
• 1.2.2 国内外研究现状13-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第二章 时间系统与授时原理18-30
• 2.1 时间系统18-22
• 2.1.1 国际原子时18-19
• 2.1.2 协调世界时19-20
• 2.1.3 北斗时20-21
• 2.1.4 其他卫星导航系统中的系统时间21-22
• 2.2 卫星导航系统授时原理22-24
• 2.3 授时误差及修正24-29
• 2.3.1 与卫星有关的误差24-26
• 2.3.2 与传播路径有关的误差26-29
• 2.3.3 与接收机有关的误差29
• 2.4 小结29-30
• 第三章 北斗系统时间性能评估30-52
• 3.1 系统时间性能评估30-31
• 3.2 GPS 共视31-34
• 3.2.1 基本原理31-33
• 3.2.2 GPS 共视数据预处理33-34
• 3.3 北斗共视34-36
• 3.4 双向卫星时间频率传递36-38
• 3.5 数据处理中的平滑滤波方法38-42
• 3.5.1 Kalman 滤波38-39
• 3.5.2 Vondrak 平滑39-42
• 3.6 系统时间性能评估试验指标42-44
• 3.6.1 频率准确度42-43
• 3.6.2 频率漂移率43
• 3.6.3 稳定度43-44
• 3.7 试验结果及初步分析44-50
• 3.7.1 GPS 共视法结果45-46
• 3.7.2 北斗共视法结果46-48
• 3.7.3 双向卫星时间频率传递结果48-50
• 3.8 小结50-52
• 第四章 北斗卫星导航系统授时测试52-64
• 4.1 北斗卫星导航系统授时原理52-55
• 4.1.1 RNSS 授时原理52-54
• 4.1.2 RDSS 授时原理54-55
• 4.2 授时接收机组成及技术原理55-56
• 4.3 RNSS 静态授时测试试验方案56-59
• 4.4 试验结果与分析59-62
• 4.5 小结62-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64
• 5.2 下一步工作64-66
• 参考文献66-70
• 硕士在读期间取得的研究成果70-71
• 致谢71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 聂士忠;Vondrak数据平滑方法及应用[J];计量技术;2005年07期

2 李变;;利用Vondrak方法处理GPS CV观测数据的随机噪声[J];计算机测量与控制;2006年07期

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：295251