钟差

摘要： 针对牵引式欺骗对授时接收机危害性强且难以检测的问题,基于授时欺骗的实施原理分析了授时解的变化规律,利用欺骗实施后钟差必然累积异常的特点,提出了一种钟差构造检验统计量的授时欺骗检测与识别方法。分析了该方法的检测性能,并通过蒙特卡罗仿真验证了理论的正确性。最后使用软件接收机对TEXBAT(Texas spoofing test battery)授时欺骗场景数据进行测试验证了该方法的有效性。由于不需要接收机添加额外的硬件且在无位置信息辅助的情况下该算法依然能够检测欺骗,因此对全球卫星导航系统授时安全具有较高的应用价值。

摘要： 针对传统钟差预报模型初始偏差值较大的问题,本文采用长短时记忆网络(LSTM)优化传统钟差预报模型进行短期钟差预报。首先利用二次多项式(QP)模型、灰色模型(GM)和LSTM对前12 h的数据进行建模,分别预报0.5 h,1 h和3 h的钟差;进而用LSTM预测出的第一个数据作为真值,将传统模型预测出的钟差与其相减得到一个差值;最后将传统模型预测出的钟差减去差值得到最终的钟差预报值。本文选取BDS-3的C19,C30,C32和C374颗卫星进行实验,对比分析了QP,LSTM-QP,GM和LSTM-GM 4种模型的预报精度。实验表明,LSTM-QP和LSTM-GM模型在预报0.5 h时,其精度相较于QP和GM模型最高约提高了20.2倍和17.5倍,在预报3 h时,其最高约提高了1.4倍和1.9倍。因此,利用LSTM对初始偏差值修正有效提高了传统模型的预报精度。

摘要： 北斗三号卫星导航系统(BDS-3)开通已一年有余,通过研究2019-08—2021-08共2 a的北斗卫星导航系统(BDS)广播星历数据,采用事后精密星历对北斗二号卫星导航系统(BDS-2)和BDS-3卫星的轨道、钟差和空间信号测距误差(SISRE)进行分析.结果表明:BDS-3系统开通后,卫星轨道精度比BDS-2提升明显,径向(R)误差均方根(RMS)值从0.87 m左右提升至优于0.23 m,精度提升约74%,3D误差RMS值从1.63 m以内提升到优于0.75 m,精度提升约54%;氢原子钟和铷原子钟精度相当,BDS-3钟差误差RMS值精度提升与BDS-2提升基本相同,精度提升约1 ns;SISRE精度比对中,BDS-2 SISRE的RMS值从0.9 m提升到0.7 m,BDS-3从0.8 m提升到0.5 m.综合比较,BDS-3系统性能提升较大.

摘要： 基于MGEX提供的产品,对当前全球卫星导航定位系统的空间信号精度分析与评估.结果表明:目前各系统的全球平均SISRE分别为GPS 0.6 m,Galileo 0.28 m,GLONASS 2.5 m,BDS-30.49 m,BDS-21.41 m;其中,Galileo最优,BDS-3次之,GPS稍低于BDS-3,另外,BDS-3 SISRE精度相对于BDS-2提升65％.

摘要： 为了满足卫星接收机对多个时间系统统一管理的需求,设计了一种适用于多系统GNSS接收机的时间管理模型,用于维持和处理接收机内部时间.详述了接收机时间初始化、维持、钟差估计的方法与修正策略.基于DSP6671平台对模型进行了实验验证,并分析了不同定位模式下的钟差变化特性,以及两种钟差调整策略对伪距、载波相位的非差和双差的影响.实验结果表明:该模型可通过两种方式修正接收机钟差,且对双差载波相位观测值不产生影响;能有效估计出顾及接收机端硬件时延的钟差.实验中,GPS、GLONASS和BDS三种模式下的钟差均值分别为-30.7ns、-72.6ns和-109.1ns.

摘要： 针对精密单点定位时间传递观测模型无法消除二阶电离层延迟误差的实际问题,推导了顾及二阶电离层延迟误差修正的观测模型.应用两个时段实测数据,比较分析了二阶电离层延迟改正前与改正后的精密单点定位测站钟差和时间传递结果.分析表明,二阶电离层延迟对低纬度地区测站钟差影响显著,对中、高纬度的影响逐渐减弱;测站钟差差异序列呈固定偏差加周日变化,固定偏差在南北半球符号相反.二阶电离层对长基线时间传递的影响最大超过26皮秒,对短基线的影响基本可以忽略.据此,提出亚纳秒级长基线时间传递进行二阶电离层延迟修正是必要的,特别是组成基线的测站位于低纬度地区.

摘要： 星载原子钟是卫星导航系统的关键设备,原子钟主要通过影响卫星钟差对定位精度产生影响,分析了GNSS星载原子钟性能对定位精度的影响.通过原理分析,建立了原子钟稳定度与卫星导航系统定位精度的关系.在不考虑控制段对星钟校准误差的前提下,将原子钟噪声与星上工作环境因素作为主要因素,分析了GPS-IIF铷钟和铯钟对钟差/定位误差的影响,并给出了分析结果.最后,利用iGMAS提供的钟差产品数据,对比了北斗和GPS部分原子钟的稳定度及其对定位精度的影响,为后续星载原子钟的发展与选择提供了一定参考.

摘要： 由于北斗卫星导航系统的准确性和一致性可以有效保障用户高精度定位导航服务,本文采用一次差法和轨道连续法对iGMAS的不同分析中心提供的北斗精密轨道产品进行分析,采用二次差法对精密钟差产品进行分析,并通过分析精密单点定位的定位精度来比较不同分析中心精密轨道和钟差的差异.实验结果表明:①不同分析中心提供的钟差产品的精度差异较小;②BDS卫星的钟差精度与轨道类型有关,IGSO/MEO卫星的轨道精度较好,GEO卫星的轨道精度最差,其精度值均优于0.5 ns;③WRMS精密轨道产品中ISC分析中心的稳定性最好;④轨道连续性最好的卫星为C07和C11卫星,最差的为C02卫星;⑤利用PPP分析精密轨道/钟差产品精度,可得出对于CHD和SHA,CHD产品在N方向优于SHA产品,但是在E、U方向上的产品精度低于SHA;⑥对于WHU/CGS/LSN,CGS在E方向上精度质量最高,WHU产品在N方向质量最好,LSN产品在E方向质量最好.

摘要： 北斗三号卫星搭载了Ka波段星间链路载荷,可实现卫星之间的测距与通信.将星座内所有卫星的原子钟视为一个钟组,利用星间双向观测实时测量钟组内部时差,选取部分较为稳定的钟作为基准钟,可以建立星座拟稳原子时,得到各卫星的星座拟稳钟差,再通过少量链路向BDT溯源,即可最终得到卫星相对于BDT的钟差.以星座拟稳时间为观测量进行星载原子钟性能及钟差预报精度分析,可以避免卫星轨道误差对于钟差的影响,得到更加真实可靠的分析结果.试验结果表明:北斗三号星载原子钟,尤其是氢原子钟,具有良好的稳定性,MEO卫星氢原子钟天稳哈达马方差为3.5E-15,IGSO卫星氢原子钟为2.8E-15,铷原子钟为8.2E-15;星座拟稳钟差1h预报误差RMS约为0.1ns,可有效分离钟差预报误差和时间溯源误差,使北斗三号空间信号精度达到甚至优于15 cm.显然,星间链路的巨大潜力有待进一步挖掘.

摘要： 论文分析了不同机构差分码偏差(DCB)产品的天稳性.选取了2个外接氢原子钟的测站进行实验,以国际GNSS服务组织(IGS)发布的接收机钟差为参考值,分析了不同机构DCB产品对2个测站PPP授时精度的影响.实验结果表明:1)不同机构DCB产品的天稳性差异不大,中国科学院天稳性略优于德国宇航中心;2)2个测站使用不同机构的DCB产品估计钟差的均方差(RMS)和时间偏差(Bias)均优于0.4ns,其中中国科学院产品精度最高,RMS和Bias均优于0.2ns;德国宇航中心和欧洲定轨中心精度略差,但也能够达到亚纳秒级,可为下一步推广PPP授时应用提供一定的参考.

摘要： 本文基于在BERNES5.2版本上改进的卫星导航系统综合处理软件,利用全球实测的GPS/GLONASS/BDS/Galileo多模接收机数据进行四个导航系统卫星的融合精密定轨理论与方法研究.通过与IGS提供的GPS、GLONASS卫星精密轨道比较,轨道重叠弧段互差比较BDS/Galileo等多种方法对融合计算的精密轨道精度进行了评定.结果显示,使用改进的软件与本文介绍的融合处理方法,GPS和GLONASS卫星轨道三维精度分别达到3.1cm和7.4cm,轨道重叠弧段三维精度Galileo为15cm,BDS的GEO、IGSO和MEO分别为50cm、30cm和15cm的水平.融合钟差解GPS均方根误差RMS和标准偏差STD分别为0.185ns和0.062ns。

摘要： 高精度的实时精密钟差对于实时用户非常重要.实时精密钟差软件的核心要求是高精度和实时.为了实现实时播发,实时钟差软件的滤波不能像事后软件一样进行反复迭代,因而由于可能受到粗差等受污染的观测量影响,计算得到的精密钟差精度就会降低.为了解决高精度和实时之间的矛盾,本文提出新的处理策略,即双引擎策略.第一个引擎进行精密钟差解算,处理时可以反复迭代,该引擎满足高精度的需求;第二个引擎利用第一个引擎计算的钟差进行预报播发,该引擎满足实时的需求,两个引擎并行处理.该策略平衡了实时和高精度的关系,满足了用户的需求.

摘要： 针对目前北斗卫星导航系统尚未形成统一的事后轨道和钟差产品的现状,该文提出了一种较为全面的北斗卫星导航系统精密卫星钟差精度评价方法,从钟差拟合残差标准差和天跳变等方面对北斗系统事后精密卫星钟差的精度进行了评价.使用相同方法对2013年全年、2014年上半年的北斗系统精密卫星钟差产品进行了评价,以此来分析定轨策略调整对卫星钟差的影响.结果表明,武汉大学分析中心解算的北斗系统精密卫星钟差产品的精度为分米级,大部分卫星的钟差精度优于0.2m,且定轨策略调整后倾斜地球同步轨道/中地球轨道卫星钟差产品的精度有小幅度提升;定轨策略调整前卫星钟差天跳变在0.2～0.5m间,但是调整后钟差天跳变显著增大,变化范围为2～3m,建议在实际应用中对其加以慎重处理.

摘要： 经典粗差探测方法能有效剔除钟差中的粗差，但很难发现和剔除钟差中量级较小的误差。本文的模拟数据中，既有粗差，又有小误差。在剔除粗差的基础上，利用钟差的时间模型，提出了一种有效发现钟差中小误差的方法，构建了探测的数学模型，设计了计算流程，利用模拟数据验证了该方法的有效性。最后，用模拟钟差数据计算了原子钟的频率准确度、频率漂移率和频率稳定度指标，分析了小误差对它们带来的影响。

摘要： 利用精密单点定位进行高精度时间传递时,存在时延较长、依赖精密星历和钟差产品等缺陷,提出了一种GNSS区域组网实时时间传递算法.利用多站共视卫星联立非差载波相位观测方程,选取某一测站接收机钟作为基准钟,联合解算测站钟差和卫星钟差.该算法无需精密钟差产品,只需要超快速星历产品.实验结果表明,该算法实时性较高,时间传递结果与IGS最终钟差具有较好的一致性.

摘要： 给出了里地双向测距中,上下行伪距观测值的数学模型.研究了几何距离项、里地钟差影响、地球自转及各项误差修正量在上下行伪距中的差异,并对其进行了量级分析.通过计算得出由于传播时延的影响上下行几何距离项相差较大,在上下行组差时应予考虑.其他各项修正量上下行互差较小,在组差计算时可不予考虑.最后针对GPS 04里仿真计算了上下行伪距值,由此得出由于里地钟差的影响,其互差可达约10 km.

摘要： 伪距是卫星导航系统的基本观测量，伪距的测量精度直接决定了系统的导航定位精度。本文从伪距测量的基本概念入手，给出了伪距、钟差、真距（传播时间）、设备时延、观测时刻等基本物理量的定义及其相互间的关系，探讨了设备时延测定与伪距测量精度评估的方法与技术状态设置等问题，并给出了几点结论与建议。

摘要： 随着多通道卫星双向比对(TWSTT)技术的出现,多通道产品--多通道调制解调器也相继问世了.本文通过中科院国家授时中心(NTSC)与日本国家情报与通信技术研究所(NICT)两台间用卫星双向技术获得的钟差及标准差评估单通道调制解调器与多通道调制解调器的性能.

摘要： 主要研究了空间卫星间时间同步的方法.在分析了卫星星座的特点和空间时间同步的要求后,提出了一种新的卡尔曼滤波方法来实现星座内卫星间的时间同步,并得到整个星座的系统时间.该方法通过伪距测量得到各卫星间的伪距,用卡尔曼滤波器得到卫星间的钟差和频率差,再对这些钟差和频率差进行加权统计平均,得到星座的系统时间,并以此结果修正卡尔曼滤波器参数,循环渐进优化预测结果,使整个星座内的卫星钟同步于星座的系统时间.对该方法进行仿真后,结果表明具有良好的收敛性和准确的预测值.

摘要： 卫星时间同步是实现自主导航的关键技术之一。提出了利用高轨卫星的转发和跟踪功能实现星间连续、实时双向时间同步的方法。详细阐述了这种方法的原理,分析了该同步方法的误差。结果表明该方法可用于星间自主相对时间同步。

摘要： 本发明公开了一种基于遗传算法优化小波神经网络的铯喷泉钟钟与氢钟频差预估方法，属于原子时标的技术领域。本发明对铯原子喷泉钟和氢钟频差数据进行预处理，包括离群值检测和缺失数据拟补。根据频差数据的特征确定小波神经网络的输入层、隐含层、隐含层的个数及小波基的选取，为进一步提高喷泉钟数据预估的精度和预估稳定性，建立了基于遗传算法优化小波神经网络的喷泉钟数据预估模型。对喷泉钟驾驭氢钟组预估中，首次使用遗传小波神经网络进行预测，其预测精度与现行的线性预测相比大大提高，且数据更加平稳，从而提高了喷泉钟驾驭氢钟组的驾驭精度，为产生稳定度和准确度更高的TA(NIM)提供了更精确的依据。

摘要： 本发明涉及一种基于星间链路闭合残差检测的卫星钟差平差修正方法，包括以下步骤：S1、获取卫星之间的星间闭环链路；S2、获取所述星间闭环链路中两两卫星之间的星间双向距离观测数据，基于所述星间双向距离观测数据计算得到所述卫星之间的星间相对钟差测量值；S3、采用插值计算，将位于不同时刻的所述星间相对钟差测量值内插至同一时刻，以实现时间对齐；S4、利用时间对齐后的所述星间相对钟差测量值，计算得到各条所述星间闭环链路的闭合残差；S5、利用各条所述星间闭环链路的闭合残差进行平差计算，得到经过修正之后的星间相对钟差。本发明的方案能够消除卫星星间相对钟差之间不闭合的现象，减少星间相对钟差的随机噪声，提高星间相对钟差的测定精度。

摘要： 本发明涉及一种卫星钟的钟差预报模型的预先选择方法，属于卫星钟的钟差预报预选择技术领域。技术方案：利用IGS提供的快速钟差产品，提取跨天相对频率偏差变化信息，拟合快速钟差数据的跨天相对频率偏差变化信息，求取快速钟差数据的跨天相对频率偏差的预报值；一次多项式预报值的跨天相对频率偏差和二次多项式预报值的跨天相对频率偏差分别与快速钟差数据的跨天相对频率偏差的预报值作差，取此两个差值的绝对值，选取绝对值较小的模型作为超快钟差的预报模型。本发明能预先选择出超快钟差的预报模型，选择出的预报模型的预报数据的RMS是相对最小的，不受最终钟差产品的大约14天延迟时间的限制，及时提供RMS相对最小的预报模型。

摘要： 本发明公开了一种卫星位置与卫星钟差恢复及轨道钟差改正数表示方法，涉及卫星导航领域，包括利用卫星全球跟踪站的观测信息和卫星精密定轨软件实时解算卫星轨道与钟差信息，并根据卫星轨道与钟差信息实时计算卫星在地心地固坐标系中坐标位置和卫星钟差信息；对卫星坐标和钟差参数进行截断操作，取卫星坐标参数百位以下部分作为卫星位置改正数，取卫星钟差参数百位以下部分作为卫星钟差改正数。本发明的轨道钟差改正数表示方法较原有轨道钟差改正数表示及精密卫星位置和卫星钟差恢复方法明显降低了对导航星历的依赖，无需用户端导航星历和轨道钟差改正数播发端使用的导航星历严格同步。

摘要： 本发明涉及一种基于星间链路闭环残差检测的卫星钟差平差修正方法，包括以下步骤：S1、获取卫星之间的星间闭环链路；S2、获取所述星间闭环链路中两两卫星之间的星间双向距离观测数据，基于所述星间双向距离观测数据计算得到所述卫星之间的星间相对钟差测量值；S3、采用插值计算，将位于不同时刻的所述星间相对钟差测量值内插至同一时刻，以实现时间对齐；S4、利用时间对齐后的所述星间相对钟差测量值，计算得到各条所述星间闭环链路的闭合残差；S5、利用各条所述星间闭环链路的闭合残差进行平差计算，得到经过修正之后的星间相对钟差。本发明的方案能够消除卫星星间相对钟差之间不闭合的现象，减少星间相对钟差的随机噪声，提高星间相对钟差的测定精度。

摘要： 本发明提供一种基于钟模型的卫星钟差估计方法及系统，基于使用已有的精密卫星钟差产品估计卫星钟差的Hadamard方差，拟合确定卫星钟模型；使用卫星轨道产品和基准站观测数据，利用卫星钟模型确定的随机模型实现进行滤波器的时间更新，考虑卫星钟差历元间相关性，以提高卫星钟差基准的稳定性，进而提高精确PPP授时的稳定性；并通过钟差模型预报，避免数据流短时中断情况下卫星钟差重收敛，实现实时卫星钟差估计。本发明有效提高了卫星钟差基准的短期稳定性与数据流短时中断情况下的卫星钟差估计精度。

摘要： 本发明提供了一种基于氢原子钟漂移情况选择钟差预报的方法，其特征在于包括以下步骤：依据氢原子钟的不同漂移情况选择不同预报模型，当氢原子钟漂移量小于等于设定阈值时，钟差预报采用灰色GM(1,1)模型预报；当氢原子钟漂移量大于设定阈值时，钟差预报采用GM(1,1)和PM2组合模型，组合方式采用归一化等权；所述的归一化等权组合预报模型是将GM(1,1)和PM2预报模型的预报结果给予相同的权重，并加以归一化限制，最终加权求和得出最终预报结果。本发明能够提升氢原子钟预报精度，提升时间尺度长期稳定度。

摘要： 本发明提供一种原子钟钟差预测模型训练方法及装置，涉及原子钟数据处理领域。该原子钟钟差预测模型训练方法，包括：获取预设时间段内钟差数据，其中，所述钟差数据包括：训练集和测试集；将所述训练集中的钟差数据、以及核函数参数、正则化参数代入待训练钟差预测模型，获取钟差预测结果，所述待训练钟差预测模型由基于最小二乘支持向量机算法选取的核函数构建获取；根据所述钟差预测结果，获取优化核函数参数、优化正则化参数；根据所述优化核函数参数及所述优化正则化参数，训练获取优化钟差预测模型。本申请通过使用基于最小二乘支持向量机算法，构建钟差预测模型，以得到更加准确的钟差预测结果。

摘要： 本发明涉及一种卫星钟的钟差预报模型的预先选择方法，属于卫星钟的钟差预报预选择技术领域。技术方案：利用IGS提供的快速钟差产品，提取跨天相对频率偏差变化信息，拟合快速钟差数据的跨天相对频率偏差变化信息，求取快速钟差数据的跨天相对频率偏差的预报值；一次多项式预报值的跨天相对频率偏差和二次多项式预报值的跨天相对频率偏差分别与快速钟差数据的跨天相对频率偏差的预报值作差，取此两个差值的绝对值，选取绝对值较小的模型作为超快钟差的预报模型。本发明能预先选择出超快钟差的预报模型，选择出的预报模型的预报数据的RMS是相对最小的，不受最终钟差产品的大约14天延迟时间的限制，及时提供RMS相对最小的预报模型。

摘要： 本申请提供一种钟差测量装置、数字钟，属于钟差测量领域。钟差测量装置，包括GPS接收机、数字钟和计数器，GPS接收机用于从GPS卫星处获取GPS秒脉冲信号，并输出GPS秒脉冲信号；数字钟用于输出参考秒脉冲信号；计数器分别与数字钟、GPS接收机电连接，计数器用于接收GPS秒脉冲信号和参考秒脉冲信号，并基于GPS秒脉冲信号和参考秒脉冲信号，得到钟差。本方案中，利用GPS接收机获取并输出GPS秒脉冲信号，利用数字钟输出参考秒脉冲信号，再通过计数器基于该GPS秒脉冲信号和该参考秒脉冲信号得到钟差。通过GPS接收机、数字钟和计数器组成的装置即可实现对钟差的测量，大大降低了测量钟差的成本。