BPL长波授时信号传输时延的时间变化分析

由于GNSS系统的脆弱性,Loran-C/BPL系统作为GNSS系统的备份研究,受到国内外的重视,但如何获取高精度的传播时延一直是制约长波系统实现高精度授时的瓶颈。本文从测量角度出发分析路径时延的空间变化和时间变化,着重利用实际测量数据分析路径时延的时间变化规律。结果表明信号传播路径相似、且传播路径上天气变化相似的条件下相距100km内的用户其接收信号的传播时延时间变化规律基本相同,这为长波差分授时奠定基础。

一种基于差分的长波授时方法研究

长波授时具有覆盖范围广、信号传播稳定、抗干扰性能好的特点.长波授时的关键是精确计算长波信号在传播路径上的时间延迟.由于长波传播路径的复杂性以及气象条件的实时性变化,传统的时延预测方法难以实现较高的授时精度.借助于GPS信号,长波定时接收机可以间接获得较精确的传播路径时延.利用长波覆盖范围内相距不远的两接收点具有空间相关性以及传播路径上的电参数近似的特点,计算分析两接收点上传播路径时延的相关系数.在此基础上,提出了一种利用差分进行长波高精度授时的方法,该方法就是利用基准站上预报的差分改正数修正用户点上的传播路径时延.计算结果表明:差分修正后,传播路径时延的预测精度得到一定程度的提高,差分效果明显.这种长波差分授时计算方法可以有效利用传播路径上的公共误差,改善长波时延预测精度,提高长波的授时精度.

我国西部罗兰台站定位性能分析

罗兰导航系统(Long range navigation)是全球卫星导航系统的有效备份和补充.罗兰信号以地波形式沿地球表面传播,随着传播距离的增加,地波信号受到地面电参数的影响会出现一定程度的传播延时,信号的场强也会逐渐减弱.为分析我国西部罗兰台站的定位性能,从理论角度分析了不同介质类型中二次时延随距离的变化关系,并结合电磁波传播规律计算了场强随距离的变化.根据罗兰接收机最低性能标准,分析了西部台站的覆盖区域以及定位范围,计算了定位区域内的几何精度因子,结果显示定位范围内大部分区域的几何精度因子小于6.在计算区域内仿真西部台站定位误差,分析结果表明:就定位而言,西部台站几何布局较为合理,但是由于二次时延的影响,纬度和经度方向定位误差较大,必须采用差分等抑制观测误差的方法提高定位精度.为扩大西部罗兰台站的定位覆盖区域,接收机的接收能力有待提升.

长波信号中周期修正项对授时精度的影响

周期修正项是长波授时信号的一个特征量,它通常与长波授时信号的跟踪点有关。在授时过程中,它是影响长波传播路径时延计算的重要因素。讨论了长波定时信号接收端感应电动势周期修正项与发射端电流信号周期修正项的不同,分析了磁天线和电天线对周期修正项的影响,计算了实际传播介质中周期修正项的大小。结果表明:当传播路径上的电参数恒定时,周期修正项与传播距离有关,传播距离越大,感应电动势的周期修正项也越大,并且两者呈线性关系。同时,周期修正项也受等效电导率等因素的影响,在恒定的距离上,等效电导率越小,周期修正项反而越大。授时用户可以利用感应电动势周期修正项的数值计算结果修正传播路径上的时延,有效地提高传播路径时延计算的精度,从而提高授时精度。

长波传播时延特性及差分授时可行性分析

针对长波传播路径的复杂性以及气象条件的实时性变化导致长波传播时延难以精确预测,从而影响长波授时精度的问题。鉴于长波传播时延影响因素在一定空间范围内具有缓慢变化的特点,可以将差分方法应用于长波授时。利用标校过的长波接收机在不同传播距离上进行路径时延的静态测试,邻近测试点同时采集数据用于传播时延特性以及差分授时可行性的分析。实测数据表明,测试点测量的精确传播时延并不是恒定值,在一天各时段内会有些许波动,滤波后波动范围不超过60ns,这是由于传播路径上气象条件、传播介质的电参数等因素实时变化的结果;邻近测试点在相同时间段内具有相似的变化趋势,对两点测量数据Kalman滤波后的相关系数大于0.7,体现为高度的线性相关。综合分析可得:在一定范围内,气象条件、传播介质的电参数、地形起伏等因素近似相同,长波传播时延具有一定的时间空间相关性,可以利用差分方法消除传播路径上的实时变化,提高长波授时精度。

一种基于伪距的罗兰C定位授时解算方法

传统罗兰C定位解算方法受台链限制,测量的时延差中相关误差难以分离,鉴于此提出了一种基于伪距的定位授时解算方法。该方法以伪距观测量的基本构成为基础,对椭球面大地线距离进行线性化处理后再进行迭代计算。仿真计算结果表明:当测量伪距中不包含观测误差时,该方法能够实现椭球面的高精度定位授时。通过对实际传播路径上测量伪距的仿真,分析了随机噪声和二次时延等观测误差对定位及授时的影响。结果显示:与二次时延等误差相比,随机噪声对定位及授时准确度的影响并不明显,主要影响定位及授时的稳定度,而二次时延等误差则主要影响其准确度。伪距定位授时算法不受台链限制,误差源清晰,易于后期分离。综合本文分析可以得出:减少伪距观测值中二次时延等误差的影响,抑制随机噪声,可以有效提高罗兰C系统定位及授时的精度。

eLoran系统ASF网格应用算法研究

ASF网格是提高增强型罗兰(Enhanced Long Range Navigation,eLoran)系统精度的重要方法。根据所在网格四个顶点的附加二次时延(Added Secondary Factor,ASF)值通过网格应用算法得到待测试点的ASF值,一定程度上比公式计算的ASF值更准确。在计算过程中,用户四个顶点ASF值的测量误差会传递给用户,同时内插算法本身也会引入误差,此时内插算法的选择尤为重要。本文通过仿真、分析比较几种常用的内插算法,得出结论:反距离插值算法引入的误差最大,双线应插值算法引入的误差最小,而且误差呈现一定层次感,网格从内到外误差逐渐减小。

Pulsar Timing Residuals Induced by Gravitational Waves from Single Non-evolving Supermassive Black Hole Binaries with Elliptical Orbits

The pulsar timing residuals induced by gravitational waves from non-evolving single binary sources with general elliptical orbits are analyzed.For different orbital eccentricities,the timing residuals present different properties.The standard deviations of the timing residuals induced by a fixed gravitational wave source are calculated for different values of the eccentricity.We also analyze the timing residuals of PSR J0437-4715 induced by one of the best known single gravitational wave sources,the supermassive black hole binary in the blazar OJ287.

Erratum:Pulsar Timing Residuals Induced by Gravitational Waves from Single Non-evolving Supermassive Black Hole Binaries with Elliptical Orbits[Chin.Phys.Lett.30(2013)100402]

PACS:99.10.−x,04.30.Db,97.60.Gb,95.85.Sz DOI:10.1088/0256-307X/30/11/119901 One regrettable error appeared in Eq.(21)of our article[Chin.Phys.Lett.30(2013)100402].The cor-rect one of the equation is as follows.