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《中国科学院研究生院(国家授时中心)》 2013年
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基于GEO通信卫星的转发式共视授时方法

韦沛  
【摘要】:现有的远距离高精度时间传递技术主要有GPS共视和卫星双向时间比对(Two-WaySatellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT)。GPS伪码共视的精度较低,TWSTFT的设备昂贵,其在需要高精度时间标准的工程实践中的应用受到限制。 为解决上述问题本文提出了一种使用GEO通信卫星进行转发式共视授时的方法(Common-View time transfer with Transfer mode, TCV)。该方法独立于GNSS系统和典型TWSTFT系统,可以实现在单颗GEO卫星的覆盖区域内,将守时实验室的高精度标准时间传递给用户。守时实验室需配备接收和发射设备,用户仅需配备接收设备。守时实验室将以其主钟为参考的伪码测距信号向GEO卫星发射,GEO卫星转发该信号,守时实验室和用户同时接收经卫星转发的信号并进行伪距测量,解算用户与守时实验室之间的相对钟差,实现转发式共视授时。守时实验室和用户均使用增益高、信噪比好、有效抗多径的抛物面天线作为接收天线。 中国科学院国家授时中心保持有中国的国家标准时间UTC(NTSC),本文使用C波段双向卫星时间频率比对系统(Two Way Satellite Time and Frequency Transfer with C band,TW(C))进行试验;在位于临潼的国家授时中心、长春人卫站和喀什站各放置两套TW(C)设备,分别进行两次试验;由国家授时中心发射伪码测距信号作为主站,长春和喀什两站仅使用TW(C)设备的接收功能模拟用户接收机。终端设备型号为德国TimeTech公司的SATRE MODEM,扩频码速率为20MChips,试验卫星为中星10号GEO通信卫星(星下点位于东经110.5度)。 该方法要求事先确定接收机的天线坐标和GEO卫星的轨道。轨道数据来自中国科学院国家授时中心转发式测定轨系统,精度为米级水平,在星地连线上精度达到分米级。试验中以卫星双向时间比对的结果作为真值,评判转发式共视授时的精度。数据处理中除修正Sagnac效应、电离层时延、对流层时延等常规影响外,还修正了固体潮影响。固体潮会引起分米级的几何路径时延变化,考虑固体潮影响会使两种方法互差的标准差最多减少0.11纳秒。试验结果比较表明:转发式共视授时方法是一种可行的远距离高精度时间传递方法,在所需数据完整的前提下,其结果与TWSTFT结果的吻合程度要优于0.5ns,显著优于GPS远距离伪码共视比对精度(3~5ns)。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(国家授时中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:P228.4

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【参考文献】
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