基于通信卫星的虚拟共视基准站授时方法研究
发布时间：2021-10-24 02:53
卫星测定轨、精密测量等诸多领域都需要纳秒级的时间同步,但卫星导航系统只能实现十纳秒量级的授时服务,需要建设专用的共视时间比对链路、卫星双向时间传递链路等,并且在事后交换数据才能实现纳秒量级的时间同步。针对现有纳秒量级时间同步方法成本高,用户容量限制,实时性差等问题,借助中国区域导航试验系统（China Area Positioning System,简称CAPS）资源,研究并实现了一种基于通信卫星的高精度授时方法。分析了基于通信卫星的共视授时方法原理,该方法的核心是具有伪距差分功能的虚拟星载原子钟技术（简称虚拟钟）,用户端通过导航电文获得虚拟钟改正量用于改正授时结果,以接收通过卫星转发的来自CAPS主控站的信号的方式即可获得与共视时间传递相当的授时精度。对该方法的各类误差进行了详细的分析,并开展基于通信卫星的共视授时试验,该方法在局部范围内能实现纳秒量级的时间同步,但随着用户与CAPS主控站基线长度的增加,授时精度随之下降,尤其在机动期间,授时精度能超过100ns。为了减小基线长度对共视授时的影响,研究并从工程上实现了一种虚拟共视基准站（Virtual Common-View Refe...
【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】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
3CAPS共接收机（右）及匹配天线（左）
并将这些参数作为已知量用于机动期间的卫星定轨，减少机动后进入巡航状态卫星定轨的待估参数数量，使用机动后卫星的短弧段观测数据可以在短时间内（小时左右）完成卫星轨道的精密定轨和预报[44]。3.3.4 站间时间同步基于 VCVRS 的授时系统要求各个授时基准站与西安中心站保持时间同步选择 CAPS 测定轨站所在地建站，可以充分利用外测定轨站与西安测轨主站之间的卫星双向比对链路达到站间时间同步的目的。但是由于测轨站在测定卫星轨道时通常有多种方式，并不能够保证任意两个基准站之间的双向卫星比对结果是实时连续的，针对这个情况，考虑使用钟差预报的方式来保证系统运行的连续性图 3.3.3 是喀什-西安，三亚-西安一天的卫星双向比对结果，不难看出钟差数据存在无规律性的缺失，整体趋势上近似一次线性变化。因此选择合适的钟差预报模型对钟差进行预报十分必要[45~46]。
4.1.1 接收机 A 开关机前后时差数据的均值与方差统计表（单位：系统名称GPS GLONASSMean Std Mean Std一次关机前 11.74 6.38 -106.39 23.50一次重启后至二次关机前 10.81 5.57 -105.51 23.37二次重启后至三次关机前 19.93 6.65 -90.74 26.26三次重启后 18.34 5.90 -60.90 22.24 4.1.2 接收机 B 开关机前后时差数据的均值与方差统计表（单位：系统名称GPS GLONASSMean Std Mean Std一次关机前 -37.61 7.67 -152.21 23.20一次重启后至二次关机前 -38.22 6.63 -147.45 40.22二次重启后至三次关机前 -28.48 7.40 -128.68 51.58三次重启后 -30.52 6.22 -105.81 22.20
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤时间传递溯源钟差粗差探测算法[J]. 孟令达,刘娅,王文利,李孝辉. 仪器仪表学报. 2018(09)
[2]基于北斗共视的国际时间比对研究[J]. 张继海,武文俊,广伟,袁海波,董绍武. 仪器仪表学报. 2018(06)
[3]北斗三号系统进展及性能预测——试验验证数据分析[J]. 杨元喜,许扬胤,李金龙,杨诚. 中国科学:地球科学. 2018(05)
[4]美国空军授时战概念分析[J]. 葛悦涛,薛连莉,李婕敏. 飞航导弹. 2018(05)
[5]接收机位置误差对GNSS定时的影响分析[J]. 陈婧亚,许龙霞,李孝辉. 仪器仪表学报. 2017(06)
[6]一种共视接收机相对时延校准方法[J]. 陈婧亚,许龙霞,李孝辉. 时间频率学报. 2017(01)
[7]一种高精度GNSS单向授时方法实现研究[J]. 许龙霞,李孝辉,陈婧亚. 时间频率学报. 2016(04)
[8]Applications of two-way satellite time and frequency transfer in the BeiDou navigation satellite system[J]. ShanShi Zhou,XiaoGong Hu,Li Liu,Rui Guo,LingFeng Zhu,ZhiQiao Chang,ChengPan Tang,XiuQiang Gong,Ran Li,Yang Yu. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(10)
[9]一种卫星双向时频传递设备时延差的标定方法[J]. 许龙霞,陈婧亚,李丹丹. 仪器仪表学报. 2016(09)
[10]转发式测定轨技术及其研究进展[J]. 杨旭海,丁硕,雷辉,曹芬,李志刚,郭际,李伟超,孙保琪,陈亮,黄承强,成璇,弓剑军,龚婕. 时间频率学报. 2016(03)
博士论文
[1]联合测轨VLBI、USB及空间VLBI技术对月球探测器精密定轨的研究[D]. 李雪川.武汉大学 2016
[2]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
硕士论文
[1]虚拟参考站误差分析与算法研究[D]. 张成军.中国人民解放军信息工程大学 2005
本文编号：3454431
【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】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
3CAPS共接收机（右）及匹配天线（左）
并将这些参数作为已知量用于机动期间的卫星定轨，减少机动后进入巡航状态卫星定轨的待估参数数量，使用机动后卫星的短弧段观测数据可以在短时间内（小时左右）完成卫星轨道的精密定轨和预报[44]。3.3.4 站间时间同步基于 VCVRS 的授时系统要求各个授时基准站与西安中心站保持时间同步选择 CAPS 测定轨站所在地建站，可以充分利用外测定轨站与西安测轨主站之间的卫星双向比对链路达到站间时间同步的目的。但是由于测轨站在测定卫星轨道时通常有多种方式，并不能够保证任意两个基准站之间的双向卫星比对结果是实时连续的，针对这个情况，考虑使用钟差预报的方式来保证系统运行的连续性图 3.3.3 是喀什-西安，三亚-西安一天的卫星双向比对结果，不难看出钟差数据存在无规律性的缺失，整体趋势上近似一次线性变化。因此选择合适的钟差预报模型对钟差进行预报十分必要[45~46]。
4.1.1 接收机 A 开关机前后时差数据的均值与方差统计表（单位：系统名称GPS GLONASSMean Std Mean Std一次关机前 11.74 6.38 -106.39 23.50一次重启后至二次关机前 10.81 5.57 -105.51 23.37二次重启后至三次关机前 19.93 6.65 -90.74 26.26三次重启后 18.34 5.90 -60.90 22.24 4.1.2 接收机 B 开关机前后时差数据的均值与方差统计表（单位：系统名称GPS GLONASSMean Std Mean Std一次关机前 -37.61 7.67 -152.21 23.20一次重启后至二次关机前 -38.22 6.63 -147.45 40.22二次重启后至三次关机前 -28.48 7.40 -128.68 51.58三次重启后 -30.52 6.22 -105.81 22.20
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤时间传递溯源钟差粗差探测算法[J]. 孟令达,刘娅,王文利,李孝辉. 仪器仪表学报. 2018(09)
[2]基于北斗共视的国际时间比对研究[J]. 张继海,武文俊,广伟,袁海波,董绍武. 仪器仪表学报. 2018(06)
[3]北斗三号系统进展及性能预测——试验验证数据分析[J]. 杨元喜,许扬胤,李金龙,杨诚. 中国科学:地球科学. 2018(05)
[4]美国空军授时战概念分析[J]. 葛悦涛,薛连莉,李婕敏. 飞航导弹. 2018(05)
[5]接收机位置误差对GNSS定时的影响分析[J]. 陈婧亚,许龙霞,李孝辉. 仪器仪表学报. 2017(06)
[6]一种共视接收机相对时延校准方法[J]. 陈婧亚,许龙霞,李孝辉. 时间频率学报. 2017(01)
[7]一种高精度GNSS单向授时方法实现研究[J]. 许龙霞,李孝辉,陈婧亚. 时间频率学报. 2016(04)
[8]Applications of two-way satellite time and frequency transfer in the BeiDou navigation satellite system[J]. ShanShi Zhou,XiaoGong Hu,Li Liu,Rui Guo,LingFeng Zhu,ZhiQiao Chang,ChengPan Tang,XiuQiang Gong,Ran Li,Yang Yu. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(10)
[9]一种卫星双向时频传递设备时延差的标定方法[J]. 许龙霞,陈婧亚,李丹丹. 仪器仪表学报. 2016(09)
[10]转发式测定轨技术及其研究进展[J]. 杨旭海,丁硕,雷辉,曹芬,李志刚,郭际,李伟超,孙保琪,陈亮,黄承强,成璇,弓剑军,龚婕. 时间频率学报. 2016(03)
博士论文
[1]联合测轨VLBI、USB及空间VLBI技术对月球探测器精密定轨的研究[D]. 李雪川.武汉大学 2016
[2]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
硕士论文
[1]虚拟参考站误差分析与算法研究[D]. 张成军.中国人民解放军信息工程大学 2005
本文编号：3454431
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