空间信号误差对北斗单向授时的影响

北斗卫星广播星历是影响授时服务的主要误差源,分析它的精度是非常必要的。分析了空间信号误差的主要组成星历误差和星钟误差的计算方法,并阐述了计算过程中应注意的问题:参考时间尺度不一致、坐标系不一致和卫星位置参考点不一致。以IGS分析中心GFZ提供的事后精密星历为参考,利用北斗卫星广播星历分析了空间信号误差对北斗单向授时的影响。结果表明,空间信号误差对北斗单向授时的影响随机波动在7 ns以内,由于不同北斗卫星对应的星钟误差中存在大小不等的系统误差,导致星钟误差对单向授时结果的影响大于星历误差。

基于IGSO卫星的多普勒定位单向授时方法研究

针对导航战、城市或者室内环境中,可见卫星数目小于3颗,用户位置未知时,接收机无法完成授时等问题,并结合我国已有卫星导航系统(北斗和CAPS系统)现状,提出了一种基于IGSO卫星的多普勒定位单向授时方法。该方法通过测量卫星信号的多普勒频移,采用积分多普勒计数计算用户位置,完成单向授时功能。分析结果表明,使用3颗IGSO卫星搭载透明转发器载荷,可使我国领土范围内的定位授时可用性基本达到100%;静态观测用户,长期测量定位精度可达3m以内,授时精度误差小于100ns。由于该方法最少只需观测1颗IGSO卫星信号,这为导航战背景及微弱信号环境下的定位授时服务,提供了新的解决方法。

一种高精度GNSS单向授时方法实现研究

目前,基于GNSS的单向授时方法的授时精度在几十纳秒的水平,精度为纳秒级、可实时提供服务的授时方法仍为空白。基于此,提出了一种基于共视原理的GNSS单向授时方法,该方法可以实时地为用户提供授时精度为3-5 ns的服务,且不受时间以及服务用户数量的限制。针对该方法存在的当用户远离基准站授时精度下降的问题,提出用虚拟共视基准站技术来解决。针对中国的基准站分布,给出了最优的虚拟基准站生成算法,并为用户制定了虚拟共视基准站技术的使用原则。分布在全国28个地点的试验点结果表明,虚拟共视基准站技术的应用成功解决了共视授时方法精度随用户与基准站距离增加而下降的问题,可以进一步改正单向授时方法中至少80%的星历和电离层延迟误差,可以将星历和电离层延迟误差对共视授时方法的影响控制在3 ns以内。

基于“当前”统计模型的卡尔曼滤波在北斗单向授时中的应用

为了提高北斗单向授时的授时精度,提出了一种基于“当前”统计模型的卡尔曼滤波单向授时方法。将“当前”统计模型应用于接收机时钟频率漂移的建模以建立状态方程,使用经过卡尔曼滤波后的钟差和钟速对本地时钟进行修正。实验结果表明,在选取合适的机动频率和最大频率漂移的情况下,相比于未滤波修正,温补晶振时钟的峰峰值最多可以减小36.7%,标准差最多可以减小42.5%;恒温晶振时钟的峰峰值最多可以减小71.8%,标准差最多可以减小67.0%。基于“当前”统计模型的卡尔曼滤波单向授时方法,可以有效地降低观测量的误差与噪声对于接收机钟差与钟速的影响,从而提高授时精度。

基于卡尔曼滤波的北斗单向授时精度分析

北斗卫星导航系统中北斗单向授时用户的授时精度与其上行时延值变化较大有直接关系。经过分析发现，在出现连续较大的野值情况下，采用最小二乘算法不能正确估计上行时延值，从而影响北斗用户正常使用。因此，文中对算法进行了相应修改并提出了基于修正的卡尔曼滤波算法完成上行时延值的估计方法，同时对该算法进行了仿真，最后实验结果表明了该算法正确性。

大气折射导致的激光北斗单向授时偏差

为满足大多数位置不定用户高精度、机动灵活的授时需求,充分发挥空间激光授时的优势,提出了激光北斗单向授时体制下由大气折射导致的授时偏差的解算方法。分别利用国家气象数据中心的累月平均和每日实测气象数据进行大气折射率分层建模,并以此为基础仿真研究大气折射导致的激光北斗四星对地单向授时偏差的波动范围。结果表明:在北斗中地球轨道条件下,大气折射导致的激光北斗单向授时偏差在几十ns量级,使用累月平均和每日实测气象数据建立的大气折射率分层模型计算得到的授时偏差整体差异在100 ps量级,有望采用大气模型预测校消方法将大气折射导致的授时偏差降低到ps量级。

单向卫星授时体制及精度分析

高精度时间信息的获取对TDMA卫星通信系统、民用移动通信系统、集群管理控制系统等大型电子信息系统的建立具有非常重要的意义。本文叙述了常用的单向获取高精度时间信息的方法,并重点对广域开放型卫星系统单向定时原理和方法、以及以此获取的时间精度进行详细的叙述和分析。

大气色散对星地激光单向授时偏差的影响

针对星地激光单向授时受大气色散影响而产生授时偏差的问题,利用气象实测数据建立大气折射率对星地激光单向授时偏差的影响模型。以该模型为基础,分别研究了单星对地授时和四星对地授时模式下,不同地区、不同月份、不同天顶角和激光波长对大气色散引入的单向授时偏差的量值范围和变化规律。结果表明:大气温度越高,大气压强越低,接收天顶角越小,大气色散引入的单向授时偏差越小;星地单向授时偏差在10 ns量级,通常大气色散导致授时偏差的全年波动峰峰值小于1 ns。

修正Kalman滤波在北斗授时中的应用

北斗卫星导航系统中北斗单向授时用户的授时精度与其上行时延值变化较大有直接关系。经过分析发现,在出现连续较大的野值情况下,线性Kalman滤波算法不能正确估计上行时延值,从而影响北斗用户正常使用。因此,对算法进行了相应修改并提出了基于修正的卡尔曼滤波算法,完成上行时延值的估计方法,同时对该算法进行了仿真,实验结果表明了该算法的正确性。

BD2无源授时原理分析与测试

从卫星系统的授时原理、授时精度评估、接收机1PPS授时脉冲产生出发,分析了基于卫星的无源授时,并基于自主研制的GPS/BD2多模接收机和支持GPS单系统的LEA-5T授时模块进行了对比测试。测试结果显示,接收机在单BD2模式下,1PPS授时脉冲的精度优于10 ns(1σ)。

卫星导航系统授时精度分析与评估

阐述了高精度授时的重要性;详细研究了利用导航星座进行单向、双向授时的原理和测量方法,分析研究了影响授时精度的原因。利用实测数据对双向授时精度进行了评估,得出了有益的结论。

北斗授时原理及终端性能检测技术

根据目前主流的北斗授时型产品应用技术,对北斗单向授时、双向授时的原理进行了介绍,提出了北斗授时终端检测检测系统的设计思路,并对北斗授时终端的基本性能指标的测试方法和评估方法进行了描述。

北斗三号RDSS区域授时偏差监测评估方法研究

北斗卫星导航系统已于2020年7月正式开通全球服务,向广大用户提供基本导航、星基增强、区域短报文等服务,其中,区域短报文服务所具备的通信导航融合功能是我国北斗卫星导航系统的重要特色之一。文章首先分析了RDSS单向授时、双向授时原理,总结了北斗三号RDSS授时服务的特点,提出了北斗三号RDSS区域授时偏差监测评估方法,并设计了网格化区域授时偏差预测流程。通过文章所提出的方法,可以在有限数量授时监测站的条件下,实现区域授时精度监测与用户授时偏差预测。

北斗卫星同步系统在电力系统中的应用

文章根据目前卫星同步系统发展情况与社会市场形势,介绍了北斗卫星同步系统和北斗授时终端的工作原理,系统地分析了北斗单向授时、双向授时技术的实现机理。重点结合电力系统的实际,从电力业务角度提出了对时间同步性能的要求,并在此基础上,展望了北斗时间同步系统在电力系统中的应用前景和发展方向。

不同电离层改正的PPP时间传递性能评估

为了进一步验证全球卫星导航系统(GNSS)电离层参数化模型及不同精度电离层改正产品在非差非组合精密单点定位(PPP)时间传递中的应用效果,提出一种不同电离层改正的PPP时间传递性能评估方法:分析比较无电离层组合PPP(IF-PPP)和非差非组合PPP(UDUC-PPP)时间传递模型与接收机钟差参数的差异;然后基于2020年年积日第11—31天欧洲永久跟踪站网数据进行实测数据验证,并选择其中202个跟踪站构建区域电离层格网图(RIM),比较全球电离层格网图(GIM)非差非组合PPP(GIM-PPP)及区域电离层格网图非差非组合PPP(RIM-PPP),基于5个外接氢钟的欧洲永久跟踪站网接收机实现进一步的PPP时间传递性能分析。结果表明,与传统IF-PPP模型相比,GIM-PPP和RIM-PPP模型PPP单向授时精度分别平均提高24%、44%,对于时间传递,IF-PPP、GIM-PPP和RIM-PPP模型重叠阿伦(Allan)方差百秒稳和千秒稳分别为9.36×10^(-14)、7.88×10^(-14)、5.11×10^(-14)和1.98×10^(-14)、1.78×10^(-14)、1.24×10^(-14);表明UDUC-PPP模型时间传递稳定性明显优于IF-PPP模型,而得益于高精度电离层模型,RIM-PPP可进一步提升GIM-PPP时间传递稳定性。

RDSS卫星授时误差建模与仿真测试

RDSS定时终端在不同领域得到广泛应用,终端技术取得日新月异的变化,但是由于RDSS体制的特殊性,相关信号模拟器的国内研制相对滞后,不具备仿真功能,无法满足定时终端定时处理流程和算法的测试需求.因此,研制具有仿真模型的模拟器支持调试研发是当前终端测试的迫切需求.本文详述了基于RDSS卫星授时的原理,分析了动态信号的模拟要求,建立了卫星转发时刻、卫星轨道参数、目标运动轨迹、信号传输误差等仿真模型.信号源实测数据表明,各项指标满足测试需求.

北斗RDSS授时服务性能评估

针对现有卫星导航系统RDSS授时服务研究较少的问题,该文结合北斗实测数据,提出采用时间序列分析法评估北斗RDSS单向和双向授时服务性能,系统地研究了单向授时原理和双向授时原理,并介绍了北斗RDSS实测数据和精度评估方法。通过分析钟差总体情况、零值分段情况、噪声情况及授时精度等,得出结论:RDSS单向授时精度小于30ns,RMS平均值为6.81ns;RDSS双向授时精度小于20ns,RMS平均值为3.60ns;各波束的单向授时和双向授时数据均存在周期切换现象,且单向授时数据存在分层现象。该结论可用于RDSS系统差补偿,为北斗系统差一致性提供参考,进而提高系统服务精度。