卫星共视高精度时间比对与传递

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长基线高精度时间频率传递技术的综合应用

长基线高精度时间频率传递技术的综合应用

t eadf qe c as r i l ig o a a lt t e n qe c as r T i n e uny rnf , n u n —w ystle i df u ny rnf ( W m r t e cd t w e i m a r e t e
)adG Scm n P — o
Co b n to m p e e t t n o i h Ac u a y Ti e a d m i a i n I lm n a i fH g c r c m n o
Fr q e c a s e c n q e o e n s ln e u n y Tr n f r Te h i u v r Lo g Ba e i e
第5 0卷 第 8 期
21 0 0年 8月
电 讯 技 术
T lc mmu ia o gn e ig ee o n c t n En ie rn i
V0 . O No. 15 8 Au g.2 0 01
文章 编号 :0 1 9 X(0 0 0 —0 1 —0 10 —8 3 2 1 )8 0 2 6
长基线高精度时 间频 率传递技术的综合应 用
蒋宇志
( 中国西南 电子技术研 究所 , 成都 603 ) 106

要 : 对 同步 网络 内长基 线 分布 的节 点 , 针 实现 高精 度 时 间与 频 率 无 线传 递 的 方 法主要 包括 双 向
卫星 时 间频 率传 递 法( Ws下 ) G S共视 法 ( v) r 1T 与 P I c 两种 卫 星技 术 手段 。介 绍 了这 两种 技 术 的 工作
Ke r s sn ho o sn tok t ow ystlt t n rq e c rn fr( y wo d :y c rn u ew r ;w ・ a aele i a df u n yt se T S i me e a , Ⅱ ) G S cIio iw ; P oinn ve l

地心非旋转坐标系中卫星共视法时间比对计算模型

地心非旋转坐标系中卫星共视法时间比对计算模型
时 间 比对 可 以实 现 地 面站 与卫 星 之 间 的时 间 同
图 1卫 星 共 视 法基 本 原 理 图
标 准 时 间的钟 差分 别 为 △ 、 △ 、 , △ 则有
I = 标 时一 △ 准
步, 主要采 用 的 星地 时 间 比对 方 法 有星地 无 线 电 双 向 比对 、 星激 光 双 向测距 比对 、 距 与 卫 星 卫 伪 激光测 距 比对 、 距 与星地 测距 比对 等1 伪 6 ] 。本文 就 对 卫 星共 视 法 在地 ,P 转 坐标 系 中 的基 本 计 Et 旋 算 模 型进行 了详 细 的推导 。


导 航定位 , 体 现在 通过 卫 星星 历 影 响用户 的导 还
航定 位 。 ) 因此卫 星导航 定位 系统 必须 有高 精 度
的 时间基 准 , 与站之 间 以及 地 面站 与 卫星 之 间 站
必 须保 持严 格 的时间 同步 】 。 通 过 站 间 时 间 比对 可 以 实 现站 与站 之 间 的 时 间 同步 , 主要 采用 的 站 间时 间 比对 方法 有 卫星 双 向时 间 比对 s r )卫 星 共视 法 比对 、 星 T r、 卫 载 波 相 位 法 比对 、 光 时 间 比对 等 『; 过 星 地 激 4 通 习
维普资讯

・ 北京 测绘 ・
2 0 年第 1 08 期
地心非旋转坐标 系中卫星共视法时 问 比对 计算模 型
支 晓冈 1支雁 雨 2曹纪 东 2 0 4 ,4 ,
(. 息工程 大学测绘学院 , 南 郑 ,4 0 5 ;.18 部 队 , 1 信 河 ) 5 0 2 26 0 1 ' l ' 1 北京 10 9 ) 0 0 4 [ 要】 卫星导航定位 系统测距的基础是测 时, 摘 定轨和 定位 的前提是各观测量的 时间同步, 因此 , 时间同步 技术是 卫星导航定位 系统建设的关键技 术基础之一。卫 星导航 定位 系统 中时间同步技术 包括卫星与地 面 ( 星一 地) 和地 面站 间( 地 ) 时间同步。在本文 中, 地一 的 根据卫星共视 法 时间比对的基本 原理 , 分别从 数学角度和几何 角 度详 细推导 了地心非旋转 坐标 系中卫星共视 法 时间比对的基本 计算模型 , 而为实现站 间高精度 的时 间同步提 从

地球同步卫星双向共视时间比对及试验分析

地球同步卫星双向共视时间比对及试验分析

地球同步卫星双向共视时间比对及试验分析刘利,韩春好,唐波(北京5136信箱,100094)摘要:本文讨论了地球同步卫星双向共视时间比对方法的基本原理,给出了该方法考虑各种影响因素的详细计算模型,并采用北京(中心站)与哈尔滨和乌鲁木齐两个标校站之间的共视比对数据进行了计算分析,计算结果表明:地球同步卫星双向共视时间比对方法原始数据的比对精度好于8ns,经过平滑处理,比对精度可以大大提高,如经过15分钟平滑,比对精度达到约2.5ns。

关键词:卫星导航系统;地球同步卫星;时间;共视Abstract: The theory of geostationary satellite two-way common view time transfer is discussed and the detailed model considered all error factors is given in this paper. Calculation and analysis are done using common view test data between Beijing and Harbin and Urumchi stations. The results show that the accuracy of geostationary satellite two-way common view time transfer is better 8ns and data smoothing can greatly improve time transfer accuracy, for example time transfer accuracy has reached about 2.5ns after 15 minutes data smoothing.Key words: Satellite Navigation System; Geostationary Satellite; Time; Common View1引言地球同步卫星定位系统是一种新型、全天候、高精度、区域性的卫星导航定位系统,具有快速定位(导航)、双向简短报文通信和授时(定时)三大功能[1]。

GPS共视法定时参数详解

GPS共视法定时参数详解

GPS共视法定时参数详解张越, 高小珣(中国计量科学研究院北京 100013)摘要:利用GPS共视法进行时间比对时,标准数据格式中(GGTTS)各个参数的意义和实现方法。

目前国际上各时间频率传递研究机构统一采用这种标准格式,各研究机构之间很方便的进行各地原子时标的比对。

作者根据该格式编制了共视法软件,实现GPS数据接收和处理。

关键词:GPS共视法;GGTTS标准数据格式Explaination of timing parameters for GPS Common-view MethodZHANG Yue, GAO Xiai-xun(National Institute of Metrology , Beijing 100013, China)Abstract : With the Common-view method of satellites of the Global Positioning System(GPS) for time comparison , the meaning and the realization method for these parameters in GGTTS GPS Data Format are explained . At present, this standardization is used by the international academic organizations of time and frequency trensfer , which makes the comparison of the atomic time standards in the world more convenient . According to the format , the author has developed the common-view software, which can receive and processe GPS data .Key words: GPS Common-view method ; GGTTS GPS Data Format一、GPS共视法时间频率传递技术基本原理时间频率作为一个重要基本物理量在国民经济、国防建设和基础科学研究中起着重要的作用。

基于卫星共视技术的电网时间同步

基于卫星共视技术的电网时间同步

Z HAO n —iHU n — u , HAIHu—h n MA n —io Da g l, Yo g h iZ is e g, Ho g j a
( to a meSevc n e ,Ch n s a e fS in e ,Xia 1 6 0,Chn ) Nain l Ti r ieCe t r ie e Ac d my o ce c s ’n70 0 ia
Ab ta t I iw ft es n h o ia i n r q ie e t o o rg i s a r mo e t ec m p rs n sr c :n v e o i y c r n z to e u r m n sf rp we rd , e t i o a io m m a d t a s i so e h d b s d o h a e l e Co mo . e t c n l g sp e e t d i h s p — n r n m s i n m t o a e n t e s t li m t n Viw e h o o y i r s n e n t i a- . p r Th e h d c n r a ie h g — r cso i e s n h o ia i n a d f e u n y c l r to . Th s e. e m t o a e l i h p e ii n t y c r n z t n r q e c ai a i n z m o b i p p r i t o u e e i n o h o t r n a d r ,a d d t r c s i g a g rt m . B s d o a e n r d c s d sg f t e s fwa e a d h r wa e n a a p o e s n l o i h a e n P i a y Re e e c l c s o o r g i n o a o d n t i e s lTi e o to a m e rm r f r n e c o k f p we rd a d l c lCo r i a e Un v r a m f Na i n lTi

卫星双向时间与频率传递链接

卫星双向时间与频率传递链接

卫星双向时间与频率传递链接
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(TMTT)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.
作者:张虹李焕信 Zhang Hong Li Huanxin 作者单位:中国科学院国家授时中心临潼,710600 刊名:电子测量与仪器学报 ISTIC英文刊名:JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT 年,卷(期):2008 22(z1) 分类号:P127.1 P228.4 关键词:时间同步卫星双向时间传递国际原子时标准时间。

卫星共视技术的研究应用

卫星共视技术的研究应用

卫星共视技术的研究应用摘要:摘要随着科学技术的发展,时间与频率的重要性越来越突出。

本文介绍了利用长河二号导航系统实现守时与授时的主要技术体制。

关键词:授时卫星共视1 引言“日出而作日落而息”的生活模式早已离我们远去,在科技高速发展的今天,人们对准确、统一的时间的需求越来越高。

随着信息技术的快速发展,时间在经济运行、科学研究、国防建设等领域中的地位作用越来越凸显,已成为国防与国民经济建设的重要基础设施。

世界主要发达国家都非常重视时频建设,美俄出于维护大国地位需要,均建有独立完备的国家时频体系。

在电信、电力、交通、金融、电子政务、电子商务和科学研究等领域,对时间的需求从秒级到纳秒级、皮秒级,建立准确、统一的时间基准也变得越来越迫切。

高精度时间频率传递技术是卫星授时手段的补充和扩展。

近年来,随着国防和空间技术的发展,对高精度时间和频率提出了更高的要求。

如卫星发射、卫星导航系统建设、深空探测、空中目标的探测和同步数字体系(SDH Synchronous Digital Hierarchy)通信网的时间同步等领域对时间同步精度要求达纳秒量级。

2卫星共视原理所谓共视(common-view)就是两个不同位置的观测者,在同一时刻观测同一颗卫星同一信号中的同一标志(包括北斗、GPS、GLONASS、CAPS、、通信、气象、资源卫星等)实现时间同步的方法。

下面以GPS共视为例对卫星共视原理进行介绍。

GPS共视原理如图1所示。

由图可见这是一个单收系统,在每个比对点,本地钟均按自己的速率运行。

根据比对需求,利用卫星所播发秒脉冲信号或其它固定速率时钟脉冲信号(如卫星电文的帧信号、子帧信号或字头信号)进行时差比对,得到本地钟与卫星所播发1PPS秒信号或其它固定速率时钟脉冲信号时差,然后再按照卫星共视数据处理格式进行处理,得到两地的钟差。

共视系统配置如图1所示。

图2 GPS卫星共视系统配置图3卫星共视技术的应用卫星共视技术是性价比高、应用广泛的时频传递与比对技术,能够实现异地原子钟组联合守时、高精度时间同步、远距离时间频率传递的要求,是时频体系建立与应用必不可少的重要技术。

利用GPS全视法测两地时差的研究0605

利用GPS全视法测两地时差的研究0605

利用GPS全视法测定两地时差的实验研究摘要目前,全视时间传递技术得到了较好的利用和发展。

本文介绍了高精度时间传递的重要意义、基本的时间系统以及时间传递对于时间系统维护的重大作用。

通过对全视法与共视法时间比对的基本原理进行分析,评价了全视时间比对的优劣性;利用全视法对国际计量局(BIPM)提供的10个台站的GPS数据进行解算得到两两台站之间时差和比对精度,并与其他研究者的成果进行了比较,结果表明,利用全视比对技术可克服基线长度对于传统时间比对方法的影响,而且精度可以稳定到纳秒级。

关键词:GPS观测;全视法;时间比对ABSTRACTAt the present time, the GPS All-in-view plays an important role in time transfer. In this paper, we introduce the significance of the time transfer with high degree of accuracy and the basic time systems with its maintenance work by time transfer, analyze the basic theory of both A V and CV, evaluate the advantages and disadvantages of A V by comparing with CV. Additionally, using the corrected GPS data that download from BIPM we calculate the time differences between 10 stations and evaluate their accuracy. Finally, we get conclusions that the length of baselines have little influence to the A V and the A V results can achieve the accuracy of ns.Key words: GPS observations; All-in-view;time transfer;目录第1章绪论 (1)1.1 时间传递研究的重要意义 (2)1.2 时间传递研究的发展背景 (2)第2章全视法测两地时差的基本原理 (3)2.1基本概念 (3)2.1.1时间系统 (3)2.1.2 世界时(UT) (3)2.1.3原子时(TAI) (5)2.1.4协调世界时 (5)2.1.5 GPS时间系统 (6)2.1.6 GPS时间系统内的时间同步 (7)2.2 共视时间比对的基本原理 (7)2.3 全视时间比对的基本原理 (8)2.4 时间传递过程中的误差来源与分析 (9)2.4.1 卫星部分产生误差 (10)2.4.2与信号传播有关误差 (11)2.4.3与接收机有关的误差 (12)2.4.4其他误差 (13)2.4.5 AV时间传递中各误差的影响 (13)2.5 共视法与全视法的优劣性分析 (14)第3章全视法测定两地时差实验结果及分析 (18)3.1 全视法比对数据以及模型 (18)3.2 全视法时间比对结果 (19)第4章结语 (34)参考文献 (35)致谢 ........................................................................................................... 错误!未定义书签。

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卫星共视法高精度时间频率比对与传递系统
目录
1.概述 (3)
2.卫星共视时间比对与传递系统组成及工作原理 (4)
2.1 卫星共视时间比对与传递工作原理 (4)
2.2 时间比对和传递系统设备配置及连接 (7)
3.经费预算................................................. 错误!未定义书签。

1.概述
时间是物理学的基本参量之一。

随着科学技术的发展,高精度的时间和频率在国民经济发展中的地位日趋重要,诸如通信、电力、交通、高速数字网同步等高新技术领域有着广泛的应用,特别是我国国防建设和空间技术领域,如空间目标探测与拦截(类似于美国爱国者导弹防御系统)、我国第二代战略武器试验、载人航天工程和拟建中的二代卫星导航系统对时间和频率的精度提出了更高的要求。

二十世纪末,随着空间技术的发展,GPS和北斗卫星导航系统相继问世,授时具有了全方位性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性,并提供了高精度的授时覆盖和服务。

“时间统一系统”为精密时间产生、传递、恢复和保持、科学研究、科学实验和工程技术及一切动力学系统和时序过程的测量和定量研究提供了必不可少的时间基准和依据。

就高精度时间传递与比对系统而言,可以应用于工程项目的主要包括以下几种:
1.RNSS卫星共视时间比对与传递;
2.RNSS卫星载波相位时间同步;
3.卫星双向时间比对与传递;
4.搬运钟时间比对与传递。

在以上几种方法中,卫星共视时间比对与传递是一种较为优秀的高精度时间比对与传递系统。

2.卫星共视时间比对与传递系统组成及工作原理
2.1 卫星共视时间比对与传递工作原理
所谓“共视”(Common View)就是位于两个不同位置的观测者,在同一时刻对同一颗卫星进行观测,其原理如下图所示。

图1 GPS 共视法高精度时间同步原理图
图1给出了一个单收系统示意图,在每个比对点,本地钟均按自己的速率运行。

根据比对需求,利用卫星所发射的1PPS 秒信号、或其它固定速率发射的时钟脉冲信号。

在每个测站,利用本地钟的1PPS 信号打开时间间隔计数器闸门,再用从共视接收机所输出的1PPS 秒信号关闭时间间隔计数器的闸门。

这样,我们可以得到以下的时间关系(图2):
在钟1处:
接收时间 1τ+=卫接收T t
计数器读数 1d T =)(11τ+-卫T T (1)
GPS 卫星
在钟2处:
接收时间 2τ+=卫接收T t
计数器读数 2d T =)(22τ+-卫T T (2)
式中,1τ和2τ为路径延迟,它等于卫星发射时间到接收设备时延。

解由(1)和(2)联立的方程组可得
)(212121ττ-+-=-d d T T T T (3) 由此我们可以求得1T t =发射时钟1和时钟2的钟面值之差。

图2 GPS 共视时间比对示意图
由此我们可以求得1T t =发射时钟1和时钟2的钟面值之差。

(3)式表示了卫星导航系统时间发射T 时刻,时钟1和时钟2的钟面时刻差,利用共视接收机获得的星历表和对流层、对流层等改正模型参量,求得21ττ和(此项在共视接收机中已经作了自动改正)。

所以
212121d d T T T T R R -=-=- (4)
由此,要获得两地之间的钟差,只需要知道参加比对双方各自时间间隔计数器的读数。

与卫星双向时间同步相类似,在两个相距很远的不同观测者在同一

T

时刻观测同一颗GPS卫星,得到两地观测的差值后,利用卫星信道以数字编码的形式和通过互联网实时相互传递双方各自时间间隔计数器的读数。

对数据进行统计处理,就可以得到这两地之间时钟的差。

根据处理结果对各自的钟差进行改正,即可实现两地之间的时间同步。

GPS共视比对的优点是能将可能出现的某些误差减到最小。

卫星时钟误差会被全部消除,原因是两地接收机的这一误差是共同的。

早在1984年,东京天文观测站(TAO)和美国海军天文台(USNO)之间进行了一次共视比对试验。

在这个研究试验中,华盛顿与东京之间约有两个小时的同视时间。

观测是在两地的晨昏线时进行的。

图3给出了1984年2月15日在两地获得的数据。

横轴以小时为单位表示时间,纵轴则以纳秒为单位表示东京天文观测站(现在是日本国家光学观测站)
图3东京天文观测站(TAO)和美国海军天文台(USNO)之间
共视比对试验结果
与美国海军天文台之间的时间差,两地的时钟用作当地GPS时间变换单位的基准。

当两地都在晚上以及一地是晚上另一地是白天时,两个台站之间的数据没有发现有不连续的现象。

卫星数量的增多,能在一天里得到足够的数据。

通过平滑两天的间隔,GPS 数据中的许多波动可降到最低。

鉴于目前铷原子钟和铯原子钟
所能达到的性能,要将当地时标的精度保持在13101-⨯是完全可以的。


目前为止,国际权度局(BIPM)下属各时频基准实验室之间的全球高精度时间比对主要采用GPS 共视比对。

2.2 时间比对和传递系统设备配置及连接
根据《电网时间统一系统方案》要求和《电网时间统一系统框架》,电力系统时间统一系统时间比对和传递系统连接原理框图如图4所示。

卫星授时网络:
授时中心层网络:连接各个时间中心的通信网络,传递比对数据
有线授时网络:
连接区域时间中心和时间接收点的通信网络;授时,传递时间数据。

授时中心层:一级中心和多个区域中心组成。

授时网络层:区域时间中心和直接授时的时间节点
各种卫星系统:
共视比对卫星、双向法通讯卫星、授时卫星
同步通讯卫星
基准传递系统:卫星共视系统双向法卫星系统
光通信时间比对系统
图3 电力系统时间统一系统组成框图
由图可见,应用于电力系统时间统一系统的时间比对和传递系统主要包括一级中心和区域中心等若干个主要节点。

图中连线为通信链路,它除了担负电力网的通信调度任务外,还担负着时频信号和时频信息传
输和卫星共视比对数据的传输任务。

时间比对和传递系统设备连接原理方框图如图4所示。

卫星
图4时间比对和传递系统设备连接原理方框图
应用于电网一级中心/区域中心的GPS/北斗共视时间比对和传递系统主要设备配置如表1所示。

表1:时间比对和传递系统主要设备。

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