基于卫星双向时间比对的无中心站间时间同步

针对多站分布式协同站间高精度时间同步关键问题,在详细介绍卫星双向时间比对的基本原理和精度分析基础上,设计了一种无中心多站卫星双向比对逻辑架构和多站时间同步处理算法,充分考虑硬件资源约束,并提供时差测量数据冗余,避免了因某个站故障造成的全系统时间同步功能失效,提高系统时间同步的鲁棒性和灵活性。基于精密单点定位技术进行了异地远程卫星双向时间同步精度验证,试验结果表明时间同步精度优于6 ns。

基于双向时间卷积网络的半监督日志异常检测

由于日志解析准确率不高以及标记样本不足降低了异常检测的准确率,所以提出了一种新的基于日志的半监督异常检测方法。首先,通过改进字典的日志解析方法,保留了日志事件中的部分参数信息,从而提高日志信息的利用率和日志解析的准确率;然后,使用BERT对模板中的语义信息进行编码,获得日志的语义向量;接着采用聚类的方法进行标签估计,缓解了数据标注不足的问题,有效提高了模型对不稳定数据的检测;最后,使用带有残差块的双向时间卷积网络(Bi-TCN)从两个方向捕获上下文信息,提高了异常检测的精度和效率。为了评估该方法的性能,在两个数据集上进行了评估,最终实验结果表明,该方法与最新的三个基准模型LogBERT、PLELog和LogEncoder相比,F 1值平均提高了7%、14.1%和8.04%,能够高效精准地进行日志解析和日志异常检测。

飞行自组织网的全双工双向时间传递技术研究

针对飞行自组网(FANET)中节点间相对运动导致双向时间传递精度下降的问题,该文提出一种全双工双向时间传递(TWTT)方法。首先,根据全双工双向时间传递过程构造了需要求解的方程组,推导了单次时间传递的同步误差表达式;然后,分析了在无频偏和有频偏条件下,迭代进行全双工双向时间传递的收敛性;最后,通过仿真分析和实验验证比较了全双工双向时间传递方法和传统双向时间传递方法的性能。仿真和实验结果表明,全双工双向时间传递方法在节点高速机动下,时间同步精度可达到与物理层时间戳相同的精度,优于现有的运动补偿方法。

微波宽带超高精度双向时间比对技术研究

当前微波双向时间比对技术广泛应用于视距区域站间时间同步领域,能够达到纳秒站间时间同步水平,对于时间同步指标更高的应用场景还有待进一步提升。本文利用大带宽扩频信号和载波相位在时间测量性能方面的潜在优异性能,提出了基于宽带信号调制解调技术的微波双向载波相位时间比对方法,设计了原型试验系统,利用氢原子钟和相位微跃计验证了实验室条件下系统的测量不确定度(A类)0.27 ps和分辨力4 ps,达到了预期效果,为后续远距离试验和应用推广奠定了坚实的技术和试验基础。

基于Express-80的卫星双向时间频率传递方法

为了使欧亚ABS-2A卫星双向链路早日用于国际标准时间协调世界时(UTC)计算并长期稳定运行,提出一种基于Express-80的欧亚链路性能测试方法:选取组网中4条长、短基线卫星双向时间频率传递(TWSTFT)比对链路2022年3月的观测数据,以已校准的全球定位系统(GPS)精密单点定位(PPP)链路数据为参考,利用修正阿伦方差和与参考链路作差结果的标准偏差等指标对双向链路开展性能分析。结果表明,通过Express-80卫星构建的欧亚链路双向时间比对的天稳为10-15量级,与GPS PPP链路作差结果的标准差小于0.5 ns,与GPS PPP时间传递结果一致,说明建立的卫星双向链路可以用于UTC的计算。

卫星双向时间频率传递中的Sagnac效应

结合卫星双向时间频率传递技术,提出了在卫星运动情况下Sagnac效应解决方案。卫星双向时间频率传递技术是基于地球同步卫星进行的。地球同步卫星在各种摄动力的影响下,相对于地面上的某点不是绝对静止的,而是作小幅度日周期性运动。Sagnac效应与卫星和地面观测站的位置密切相关,卫星的运动直接导致了Sagnac效应也具有日周期变化的特征。使用高精度实测卫星轨道数据对Sagnac效应进行计算分析,结果表明:由卫星运动引起的Sagnac效应值具有与卫星运动一致的周日变化规律特征,大小达到几百皮秒的量级,与传统的将同步卫星作为静止点处理相比,提高了Sagnac效应误差的修正精度。该方案对于各种高精度卫星时间比对技术和卫星导航等领域具有重要的应用价值。

基于卫星双向时间频率传递进行钟差预报的方法研究

用多项式拟合、谱分析、改进的AR模型三种方法对由卫星双向时间频率传递得出的钟差时间序列进行了拟合和预报分析。为了抵制钟差时间序列中异常值的影响,引入了“抗差等价权”,利用卫星双向时间频率传递得到的1 d的钟差,按不同采样率、不同时间跨度进行计算分析。结果表明,抗差估计的预报精度明显高于最小二乘估计;平滑值的预报精度高于采样值;由于钟差时间序列中有明显的周期变化,多项式进行钟差预报的精度不可靠;用谱分析进行钟差预报的精度不高,但可以发现钟差时间序列中的主要周期变化;改进的AR模型预报精度最高,预报6 h钟差的RMS在1 ns左右。

伪卫星定位系统双向时间同步技术

在外部定位系统(如GPS、Loran-C等)受限的条件下,平流层伪卫星定位系统可以为用户提供定位和授时信息,其中时间同步技术是制约系统授时及定位精度的关键因素之一。为了提高伪卫星时间同步的精度,引入了非等应答对称双边双向时间同步技术(SDS-TWR-URT),解决了常用的微波双向时间同步技术(TWR)中因忽略应答时间差异导致的同步精度低的问题。仿真结果表明与常用的TWR技术相比,SDS-TWR-URT算法同步精度提高了45%。最后给出了提高时间同步精度的一些建议。

星地动态双向时间同步与测距算法

针对卫星运动对星地距离和钟差测量的不利影响,提出一种基于最小二乘拟合的星地动态双向时间同步与测距算法。在建立星地可视模型基础上,仿真了MEO运动卫星与地面时间同步站之间星地距离的变化规律,分析了卫星运动对星地双向时间同步与测距的主要不利影响。该算法首先利用星地双向时间同步数据分别生成星地距离和钟差拟合多项式,然后联合求解出运动卫星误差最小的星地距离与钟差。实验结果表明了该算法的合理性和科学性,在包含仿真误差的条件下,其时间同步精度优于3 ns,测距精度优于3 m。将其应用到各种空天应用系统的星地时间同步与测距中,可以消除卫星运动对双向时间同步与测距的不利影响,提高时间同步与测距精度。

对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟估计

为精确估计对流层散射双向时间比对系统中对流层斜延迟,分析了估计卫星信号对流层斜延迟的Hopfield天顶延迟模型及CFA2.2映射函数模型并对其进行修正,从而适用于对流层散射斜延迟的精确估计。根据北纬35°~37°范围内的三个测站2010—2012三年的气象数据,验证Hopfield模型精度范围小于35 mm,并将三个测站按相互之间基线距离的不同分为三组比对站,利用2012年的气象数据,计算在不同入射角下一年的对流层散射斜延迟,并得出最大斜延迟对应的年积日和入射角。结果表明,三组比对站的最大单向散射斜延迟为21.82~35.45 m。在双向比对抵消90%的情况下,时间延迟为7.3 ns^11.7 ns;相互抵消95%时,时间延迟为3.6 ns^5.9 ns。

卫星双向时间比对及其误差分析

介绍了卫星双向时间比对(TWSTT)方法的发展过程及其基本原理,讨论了TWSTT的误差源,分析了各误差源对比对精度的影响.得出影响TWSTT精度的主要误差源为设备时延误差和路径传播时延误差,而由于卫星和地面站运动引起的误差相对较小,从而给出了实际应用时不同比对精度下需要考虑的误差源及对误差源的精度要求.

基于1 Mcps/s码速率的亚欧卫星双向时间比对性能分析

卫星信道租赁费是目前卫星双向时间传递(Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT)的主要成本之一.在2017年5月以前,参与UTC (Coordinated Universal Time)计算的亚洲-欧洲实验室之间进行Ku波段卫星双向时间频率传递一直使用2.5 Mcps/s码速率,带宽为2.5 MHz的伪随机码.为了在不影响时间频率传递性能的前提下降低成本,在欧亚间首次尝试采用1 Mcps/s码速率,带宽为1.7 MHz的伪随机码,进行亚欧卫星双向时间传递.并使用已校准的GPS PPP (Global Position System Precise Point Positioning)链路为双向链路进行间接校准.选择2018年12月的TWSTFT链路数据,分析链路性能发现,通过ABS-2A卫星,使用1 Mcps/s码速率构建的卫星双向时间比对链路的日频率稳定度达到10^-15,时间稳定度优于0.3 ns.与已校准的GPS PPP链路数据进行验证分析,结果表明,使用1 Mcps/s码速率进行超长距离卫星双向时间传递与已校准的GPS PPP时间传递结果一致,与传统手段相比,其系统造价低,时间传递性能可以满足国际原子时计算的需求.

基于映射函数的对流层双向时间比对斜延迟分析

设计了利用对流层散射通信进行双向时间比对方法,对比分析了NMF、VMF1和GMF共3种映射函数特征和参数选取方法,简化并假设对流层大气层,提出了基于映射函数进行对流层双向时间比对斜延迟分析的方法,选取东北亚中纬度地区的4个代表性GPS测站进行了对比分析。根据所选测站的地理位置情况和探空数据分析表明,所选测站间的斜延迟呈现年周期余弦函数分布特征,且大致呈夏季最大冬季最小分布,且3种映射函数下斜延迟大致相同,GMF有实时获得的优势。研究了高度角变化条件下的斜延迟误差分布,运算结果表明斜延迟误差也近似呈余弦函数分布,且夏季最小冬季最大,在误差角为0.01°时,最大延迟误差对应的时延约为0.2 ns。

双向时间同步系统的设备时延校准技术研究

设备时延校准误差是卫星导航系统中伪码测距实现双向时间同步的重要误差因素,其精确校准是实现时间同步的关键技术。针对设备时延问题展开研究,提出了一种物理含义清晰、易于测量的设备时延的新定义。设计实现了一种双向时间同步系统的设备时延校准方案,基于时间同步站硬件平台验证了设备时延校准的有效性,试验结果表明时延校准的精度与准确度达到了亚纳秒量级。

IGS电离层产品在双向时间频率传递中的应用

利用IGS组织提供的全球电离层资料对卫星双向时间频率传递中的电离层误差进行修正。IGS提供特定时刻、固定经纬度网格点上的电离层总电子含量。对该电离层资料首先进行空间四点网格内插,然后利用双线性内插得到电离层穿刺点所需时刻的总电子含量,最后将得到电离层数据经过处理用于双向时间频率传递修正。结果表明:电离层对C波段的影响在(0～0.5)ns范围内,这对亚纳秒量级的时间比对是必须考虑的。IGS提供的电离层产品适合应用于双向时间频率传递,具有方法简单、准确度高和价格低廉等特点。

卫星双向时间比对的设备时延标定方法

卫星双向时间比对的设备时延包含在伪码测距的测量值之中,精确标定设备时延是提升卫星双向时间比对精度的关键。针对卫星双向时间比对中的设备时延标定问题,提出了一种基于同源零基线测量的设备时延标定方法,将中国科学院国家授时中心的1套3.7m天线地面站和2套5m天线地面站并址安装,3套地面站同时进行卫星双向时间比对模式的观测,以此来标定3套地面站之间的设备时延相对值。试验结果表明,该方法可使设备时延标定的精度达到亚ns量级,能有效减小设备时延对卫星双向时间比对精度的影响,对于多个地面站站间时间比对具有一定的实际意义。

对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟实时估计

对流层斜延迟是对流层散射双向时间比对中一个重要误差源,该文提出一种对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟实时估计方法。通过GPT2w模型计算测站气象数据,克服对流层斜延迟估计中对实时气象数据的依赖。针对Hopfield模型中固定的对流层散射顶层高,利用几何方法计算动态对流层散射顶层高,以解决对流层散射双向比对的实际应用问题。选取日本地区3个测站,两两进行比对,在验证Hopfield模型精度后,计算3组比对站在不同入射角和不同时间的对流层斜延迟。计算结果表明,对流层散射双向时间比对中对流层斜延迟呈现出随比对距离增大而增大,随入射角增大而减小的特性,并且四季变化特性也比较明显。3个比对站的对流层散射斜延迟10~35 m之间,经比对抵消90%后的时间延迟为3.5~11.8 ns。

地心非旋转坐标系中的卫星双向时间比对计算模型

根据卫星双向时间频率传递 (TWSTFT)的基本原理 ,详细推导了地心非旋转坐标系中TWSTFT的计算模型 ,并与地固系中的计算模型进行了分析比较 ,证明了两种计算模型在亚纳秒量级上的等价性。

星地距离变化对星地双向时间比对的影响及改正

星地时间同步是卫星导航系统的关键技术,星地双向时间比对能有效提高星地时间同步的精度。在分析了星地距离变化对星地双向时间比对可引起百纳秒量级误差后,提出了前后历元观测数据差分改正方法,通过数学仿真验证该方法能达到纳秒量级精度。

卫星双向时间与频率传递链接

时间同步是高精度授时不可或缺的环节。利用同步卫星进行双向时间传递可最大限度地消除路径因素对时间同步的影响,并且可准确、实时地得到高精度的比对结果。国际权度局(BIPM)为改善世界范围内时间同步,提出了全球卫星双向时间传递(TWSTT)计划。德国技术物理研究所(PTB)是国际原子时TAI系统全球时间链接的中心,中国科学院国家授时中心(NTSC)与德国技术物理研究院(PTB)建立了双向比对链。将会进一步提高我国标准时间UTC(NTSC)与国际标准时间比对的性能指标。