基于北斗三号短报文的共视数据压缩传输方法

共视时间比对通过交换两地共视数据完成远距离高精度的时间比对。针对无地面通信网地区,本文提出了一种基于北斗短报文的共视数据压缩传输方法,该方法通过将共视数据进行压缩,利用北斗的短报文功能对压缩后的共视数据进行实时传输,在无地面通信网的地区进行了共视时间比对试验。试验结果表明,本文设计的共视数据压缩方法具有较好的压缩效果,可以通过北斗短报文实现无地面通信网的情况下的实时共视时间比对。

线性插值在改善GPS共视时间比对性能中的应用

为了解决GPS共视(CV)时间比对精密度随着基线增长而降低以及在超长基线情况下无法进行共视时间比对计算的问题,利用国际标准GNSS共视归算后星地钟差线性化特性对其进行插值,从而增加可用卫星数量,最后对不同卫星的共视结果进行加权计算,以提高长基线情况下GPS共视时间比对的性能,减少基线长度对共视时间比对的限制。选取中国科学院国家授时中心(NTSC)、韩国计量科学研究院(KRISS)、德国技术物理研究院(PTB)三个守时实验室一个月的星地钟差为数据样本,以300 s为时间间隔对单个卫星的星地钟差数据进行线性插值,随后将所有卫星相同时间的时间比对结果进行等权加权平均,从而获得最终共视时间比对结果。结果表明:NTSC-PTB、KRISS-PTB两条时间比对链路线性插值共视时间比对与GPS精密单点定位时间比对(PPP)结果互差后结果的均方根误差(RMS)分别为0.53 ns、0.8 ns,相比于传统共视,分别提升了48%、54%。

基于共视法的电压源远程校准方法及一致性评价研究

本文针对传统电压源校准方法存在的问题,提出了一种基于卫星共视法的电压源远程校准方法,该方法以非实物标准传递为基础,实现将标准器置于实验室而无需传递至现场进行远程校准,可解决引入附加误差的问题,通过设计基于共视法的电压源远程校准系统,建立校准模型,根据共视原理,实现标准端和被校端电压值远程比对,完成校准。本文对远程校准方法和传统校准方法在直流0~1 V校准点校准结果进行了对比,结果显示两种方法的校准结果差距在5.2×10^(-5)V以内。本文给出了两种方法在直流1 V校准点的不确定度评定过程,并通过传递比较法对两种方法的校准结果进行了一致性评价,结果表明,远程法在1 V校准点的扩展不确定度为9.18244×10^(-5)V(k=2),且校准结果与传统法具有一致性。

基于LSTM-KF的非共视情况下舰船目标跟踪

为解决实际舰船航行环境中,因岛礁遮挡造成非共视情况导致时差定位无法正常运行,转换为测向定位时常出现轨迹跳变的问题,将卡尔曼滤波(KF)算法和长短时记忆(LSTM)网络相结合,通过分析共视情况下目标运动轨迹,对非共视情况下的目标位置预测进行了研究和仿真。通过对比分析测向定位结果及联合算法的测试数据,结果表明在非共视情况下,所提出的联合算法可以更加精准地对目标进行定位跟踪,有效减少了轨迹跳变的发生。

基于北斗三号PPP-B2b轨道的实时精密共视时间传递

面向精密可靠的远程时间传递需求,提出一种基于北斗三号PPP-B2b轨道的实时精密共视时间传递方法。该方法利用北斗三号精密单点定位(precise point positioning,PPP)服务提供的精密轨道改正数,根据实时载波相位单差技术估算异地接收机的相对钟差,实现高精度时间传递。基于中国及周边地区6个跟踪站连续多天的北斗三号系统观测数据开展试验,验证了该时间传递方法的性能。试验结果表明:零基线时间传递结果的标准差优于0.03 ns。与事后PPP时间传递相比,长基线时间传递结果差值的标准差优于0.3 ns,时间传递天边界连续性更好。基于北斗三号PPP-B2b轨道的实时精密共视时间传递方法,不依赖精密卫星钟差,能实现亚纳秒量级的时间传递精度,具有易于实现、连续性好的优势。试验结果可为北斗精密时间服务提供一定的参考。

一种面向卫星共视授时应用的星站钟差融合方法

面向GNSS共视授时系统中非连续性多源星站钟差的数据融合需求,提出了一种采用集中式融合结构的数据融合方法。具体地,采用Hampel滤波器剔除钟差观测数据中的奇异值并填补空缺值;采用动态权值分配的加权平均算法实现钟差数据融合;采用Kalman滤波器或α-β滤波器进行跟踪滤波,生成钟差融合终值。仿真实验结果表明,所提出的数据融合方法能够有效抑制观测过程中的误差,输出一组更接近真实值的星站钟差数据,适合星站钟差数据的融合处理,也为其他非连续性多源数据融合应用提供借鉴思路。

北斗共视比对技术频率校准系统设计与应用

该文通过对北斗多通道共视比对频率校准技术的研究,研制多通道北斗共视接收机,完成系统设计及硬件系统组建。为降低由于不同卫星俯仰角和方位角影响引入的计算误差,采用Kalman滤波和滑动平均方法进行数据分析;进行零基线和远距离比对试验,对共视比对系统的准确性和稳定性进行试验分析、总结,促进北斗系统在计量检定、校准工作中的推广使用,具有一定的参考价值。

基于卫星共视法的BDS-3时差测量实验教学装置设计

设计了一种基于卫星共视法的北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)时差测量实验教学装置,给出了BDS-3卫星共视法时差测量算法模型。基于Visual Studio开发平台,利用C#编程语言设计开发了实验软件系统,并从实验硬件装备和实验软件设计两个角度搭建BDS-3时差测量实验教学装置。初步试验结果表明,基于卫星共视法的BDS-3时差测量实验教学装置运行稳定、状态良好,且用于B1伪距信号时差测量实验获得接收机钟差稳定度为纳秒级且时差测量精度可达23.0 ns,该算法模型及实验教学装置设计有利于学生理解和掌握时差测量的相关知识与技能。

GPS共视法远距离时间频率传递技术研究

GPS共视法时间频率传递技术是目前时间频率远距离高精度量值传递的主要方法之一。详细介绍了共视法原理、GGTTS格式各参数的意义和计算方法。阐述了中国计量科学研究院近年来GPS共视法远程校准技术研究内容,介绍了NIM时间多通道接收机的基本构成和实际测量比对结果以及最终数据处理算法。

基于改进的卫星共视法的远程时间比对研究

为了解决标准卫星共视法中存在的两个局限性:一是其完整的观测周期为16 min,只有13 min有观测数据,存在3 min观测间隙;二是数据事后交换处理模式,导致比对结果生成严重滞后,不满足实时性的要求。本文提出了一种改进的卫星共视法,改进的卫星共视法不使用国际权度局规定的共视跟踪表,而是采用时间频率连续比对的方法,以10 min(或其整数倍)作为一个观测周期,并同时对观测数据进行处理,当一个周期结束时,立即进入下一个观测周期,去除了标准卫星共视法中每个观测周期内的观测死区时间,增加了观测数据量,实现了时间频率的连续比对。最后,文中利用改进的卫星共视法研制了一套高精度远程时间频率校准系统,并与标准卫星共视法比对结果进行了对比分析,得出零基线情况下,改进的卫星共视法授时精度达到0.295 ns,与相同条件下标准卫星共视法比对结果 0.554 ns相比有了提高。另外,在长基线条件下,改进卫星共视法的授时精度达到3.12 ns,频率稳定度天稳达到8.24 e-14。

基于北斗共视的国际时间比对研究

基于全球卫星导航系统的时间比对是当前国际标准时间产生过程中的主要技术之一,美国的GPS和俄罗斯的GLONASS系统都已被国际权度局正式列为国际标准时间比对的手段。为促使北斗尽早加入国际标准时间的计算,中国科学院国家授时中心和瑞典国家技术研究院以及比利时国家天文台等欧洲守时实验室在全球卫星导航系统时间比对标准的框架下,基于上述3个守时实验室各自保持的各国时间基准系统,利用北斗伪码实测数据,在国内外首次开展了北斗卫星导航系统亚欧长基线高精度共视时间比对试验。结果表明,该试验中北斗零基线共钟比对结果的标准偏差（STDEV）优于1 ns,亚欧长基线北斗共视时间比对STDEV优于2.5 ns,天稳可达10-14量级,这与GPS共视性能基本相当。表明我国北斗卫星导航系统现已可用于纳秒级高精度时间传递与远距离时间比对,该试验的完成为北斗正式纳入国际标准时间的计算提供了技术支持。

基于不同共视周期的标准时间远程复现分析

传统卫星共视法的共视周期为16 min,其存在间断及数据处理滞后的特性。采用改进的卫星共视法,解决了传统卫星共视法存在间断,且不能灵活设置共视周期及实时输出比对结果的问题。基于标准时间远程复现原理,以国家标准时间UTC（NTSC）作为基准,基于UTC（NTSC）远程复现系统,能在用户所在地复现出与标准时间同步的时间频率信号,用户以高稳晶振作为复现终端的信号源,分析了不同共视周期下的远程复现结果,根据高稳晶振的特性,试验分别采取1、5及10 min作为共视周期进行标准时间远程复现,3种不同共视周期复现比对结果显示,复现信号与标准时间UTC（NTSC）的偏差均小于10 ns。共视周期为1 min时,高稳晶振的复现信号同步效果最佳,其所复现的信号与标准时间同步偏差小于5 ns,当取样间隔为10 000 s时,频率稳定度为2.72×10-13,10万秒时的频率稳定度为1.40×10-14,远优于高稳晶振自由运行的状态。

利用卫星共视比对系统实现电网的时间同步

为实现电网所有设备的时间一致性,提出一种基于GPS、北斗"双模"卫星共视比对系统的时间同步技术。首先介绍了共视比对系统的原理,分析了系统采用的数据处理算法和工作模式。然后通过一点对多点的共视比对模式,使国家电网所有一级基准时钟溯源于国家授时中心的标准时间,并获得较高的时间同步精度。比对数据表明,GPS模式下的共视比对精度优于5ns,北斗模式下共视比对精度优于15ns。

GPS近实时共视观测资料处理算法研究

GPS共视资料的高精度快速处理可实现近实时共视时间传递,常见的平滑方法不能满足近实时并视的要求。分析GPS共视资料特点,设计一种卡尔曼滤波算法,对共视资料进行近实时处理,以便削弱观测噪声,估计异地钟差。对相距2000多公里的中国科学院国家授时中心(NTSC)与日本通信综合研究所(CRL),和相距1000多公里的CRL与韩国计量科学研究院(KRIS)的共视观测资料处理结果表明:卡尔曼滤波算法所得钟差与根据BIPMT公报所得钟差的均方根误差分别优于2.9ns和2.6ns。为进一步提高比对精度,最后对近实时共视应用于多站点间相互比对的情况,提出在卡尔曼滤波算法基础上使用间接观测平差处理技术,根据共视网络中站点间距离设置观测权值,通过解矛盾方程组得到两站钟差。以NTSC、CRL和KRIS3站比对为例,以BIPMT公报得到的钟差为标准,对间接观测平差处理前后的数据比较表明,近实时比对精度可进一步提高。

一种卫星共视数据处理系统的设计与实现

以ARM Cortex-M3为平台,设计了一种处理卫星共视、特别是秒脉冲比对数据的处理系统。该系统可以实时显示所有与卫星共视相关的数据,包括共视卫星的状态信息、星历数据信息等;可以对相关的数据进行简单的分析和判断,同时可以自动存储数据以建立共视比对档案,为卫星共视数据的后期进一步分析和处理奠定了基础。

基于卫星共视技术的电网时间同步

针对电网系统对时间同步的要求,提出一种基于GPS/北斗卫星共视技术的远距离时间比对和传递方法,实现电网系统的高精度时间同步和频率校准.详细介绍该系统的软、硬件设计和数据处理算法,并给出国家电网所有一级基准时钟与国家标准时间UTC(NTSC)的共视数据分析结果:GPS模式下的共视比对精度优于5ns,北斗模式下共视比对精度优于15ns.数据结果表明:采用该技术能够实现电网系统全网范围内高精度、高稳定性、高可靠性的时间统一.

基于卫星共视的远程时间频率校准系统

随着北斗卫星导航系统的投入运行,基于北斗卫星的远程时间频率比对成为可能。国家授时中心基于北斗卫星共视时间比对方法,搭建了一套远程时间频率校准系统,由远程时间比对基准终端、远程时间比对校准终端和数据分析处理中心组成,可在远程恢复出UTC(NTSC)的时间频率信号。远程时间比对基准终端测量UTC(NTSC)与北斗卫星钟的钟差;远程时间比对校准终端测量本地原子钟与北斗卫星钟的钟差,并在本地驾驭生成与UTC(NTSC)同步的时频信号;数据分析处理中心处理来自远程时间比对基准终端和远程时间比对校准终端的数据。该系统摒弃了传统的不连续观测方法,以10 min作为1个观测周期,实现了时间频率的连续比对。试验结果表明,该系统配送UTC(NTSC)的不确定度为3.74 ns,配送信号的频率天稳定度达到1.97E-14。

北斗亚欧共视时间比对试验

远距离时间比对是协调世界时(UTC)和国际原子时(TAI)产生过程中的重要环节。在UTC/TAI计算时,现主要使用如下国际时间比对手段:基于通信卫星的双向时间比对(TWSTFT)、基于GPS的全视和精密单点定位以及GLONASS的共视时间比对。北斗卫星导航系统是我国独立自主开发的全球卫星导航系统。现虽已在亚太地区实现了很好的卫星覆盖,但在欧美地区可视卫星数目仍然有限。尽管如此,利用4颗左右的亚欧大陆共同可视北斗卫星,采用北斗共视法获得了亚欧大陆间2～4ns的长基线国际时间比对结果。该次试验为北斗参与UTC/TAI的计算提供了有力的技术支持,对于北斗拓展应用具有重要的意义。

一种新的多通道GPS共视资料的处理算法

提出了一种按仰角加权的多通道GPS共视资料处理算法 ,充分利用了所有观测数据 ,同时抑制了多径等因素影响 ,从而可提高共视比对精度。对日本邮政省通讯研究所 (CRL)和国家授时中心 (NTSC) 2 0 0 2年5月～ 2 0 0 3年 3月的多通道共视比对的处理结果表明 。

基于BD导航卫星的空基伪卫星网络动态共视授时技术

为实现广域空基伪卫星网络的精确共视授时,提出了网内传递共视授时方法;为进一步削弱对流层延迟误差的影响,提出了卫星共视选星策略;通过分析SIN/BD组合导航系统定位误差的统计特性,在揭示授时误差与组合导航系统定位误差之间数学关系的基础上,又提出采用整网平均法用以减少动态平台定位误差的影响。仿真结果表明:传递共视方法能很好地完成大区域网络的授时,有选星策略比无选星策略的对流层延迟减少约80%,运用整网平均的方法能实现优于0.3 ns的高精度共视授时,所提方法能够大幅度提高动态共视授时的精度。