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《解放军信息工程大学》 2004年
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相对论时间比对理论与高精度时间同步技术

刘利  
【摘要】:时间是描述物质运动的一个基本物理量。随着科学技术的发展,时间计量的精度越来越高,现代原子钟的长期稳定度已接近10~(-17),并且以大约每7年一个数量级的速度在提高。时间计量的理论基础也由经典的牛顿理论发展为广义相对论。但是,对于实现一个大尺度时空范围的时间同步,仅有高精度的原子钟是不够的,还必须在各单台原子钟之间进行高精度的时间比对,从而得到一个比任意一台原子钟稳定度更高的时间尺度,同时为了在一定精度范围内保持这种同步,还需要建立各原子钟读数与标准时间尺度之间的关系,即进行时间预报。本文就针对相对论时间比对理论与高精度时间同步技术进行了系统地研究和探讨。 相对论时延对时间比对的影响是不可忽略的。本文详细推导了相对论框架下原时与坐标时的关系,从而给出了相对论框架中无线电时间比对和搬运钟方法的基本模型以及地面钟和卫星钟的频率调整方案。指出了常用搬运钟法计算模型中存在的不足,给出了考虑搬运钟与标准钟速率差的计算模型。 大气延迟是影响地球附近空间无线电时间比对精度的主要误差源之一。本文讨论了几种常用的对流层延迟和电离层延迟模型,分析了它们对各种时间比对方法的影响。 仔细研究了几种常用无线电时间比对方法——单向法、TWSTFT(Two-way Satellite Time and Frequency Transfer)、LASSO(LAser Synchronization from Stationary Orbit)和伪码与激光测距技术。详细推导了它们在地心非旋转坐标系中的计算模型,并将本文的LASSO和TWSTFT计算模型与其它经典的计算模型进行了比较。结果表明,其它计算模型均是本文计算模型在某种程度的近似,Petit推导的了WSTFT计算模型仅为10ps量级,并不能达到Petit所说的1ps量级。在此基础上,分析了各种误差源对时间比对的影响,给出了不同比对精度下需要考虑的改正项。 讨论了GPS共视法的基本原理和计算模型,详细分析了卫星星历误差和接收机位置误差对GPS共视比对的影响,给出了减小卫星位置误差和接收机位置误差影响需要注意的问题,并用不同的基线算例进行了计算,分析了引起误差的原因。提出了北斗卫星共视时间比对方法,讨论了它的基本原理,给出了其在地心非旋转坐标系和地心地固系中的计算模型,分析了该方法的主要误差源及其对比对结果的影响特点。提出了一种北斗共视电离层延迟模型,该模型消除了卫星转发器时延随时间变化的影响,并避免了中心站特殊标校机以及反复投影变换带来的误差。 讨论了原子钟时间预报模型,针对三种不同类型的GPS卫星钟,在连续观测和不连续观测两种情况下,计算分析了短期预报和长期预报中预报方法、可观测弧段和采用数据量与预报精度的关系。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:O412

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李本亮;基于无线局域网的分布式测试系统实时性及时钟同步研究[D];电子科技大学;2011年
2 郭海荣;导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2006年
3 明德祥;面向网络仪器的统一时间支持体系研究[D];国防科学技术大学;2006年
【共引文献】
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
8 苏晓宏;海杂波的特性分析与目标检测处理[D];大连海事大学;2010年
9 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
10 隋丹;通信信号盲检测技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
【同被引文献】
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 吴海涛;罗兰C自主授时及其数据通信的研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2002年
2 何海波;高精度GPS动态测量及质量控制[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
3 袁运斌;基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
4 杨旭海;GPS共视时间频率传递应用研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2003年
5 沈艳;分布式测试系统协作理论及其通信平台实时性研究[D];电子科技大学;2004年
6 郭海荣;导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2006年
7 王晓欣;交换式工业以太网与时间触发CAN总线系统的实时性研究[D];天津大学;2005年
8 龚晓春;分布式微型航天器的时钟同步研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 王继刚;基于GPS精密单点定位的时间比对与钟差预报研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2010年
2 李变;机动条件下时间保持方法研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2011年
3 宋伟伟;导航卫星实时精密钟差确定及实时精密单点定位理论方法研究[D];武汉大学;2011年
4 乔黎;X射线脉冲星高轨道卫星自主导航及其应用技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 朱俊;基于星间链路的导航卫星轨道确定及时间同步方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 程晓畅;类GPS超声定位系统关键技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 张继荣;基于SDH的时间传递方法研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2008年
8 黄飞;面向网络仪器的测控HUB及其关键技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 杨剑;大尺寸视觉测量精度的理论和实验研究[D];北京邮电大学;2010年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙宏伟;李岚;苏哲斌;;卫星位置误差对GPS共视时间比对的影响[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年08期
2 郭海荣;杨生;杨元喜;何海波;;基于卫星双向时间频率传递进行钟差预报的方法研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2007年01期
3 高玉平,漆溢,王正明;多通道时间传递接收机NTSCGPS-1的研制与测试[J];全球定位系统;2004年02期
4 韩春好;相对论框架中的时间计量[J];天文学进展;2002年02期
5 胡锦伦;;GPS时间比对的长期频率稳定度[J];时间频率学报;1992年01期
6 张忠平,蔡见祥,陈菊平;上海天文台激光测距站的时频系统[J];中国科学院上海天文台年刊;1996年00期
7 董绍武;;GLONASS系统在TAI计算中的使用[J];时间频率公报;1998年07期
8 孙宏伟;日本通信综合研究所的时频研究[J];陕西天文台台刊;1999年02期
9 胡锦伦;共视法和综合法的GPS时间同步精度比较[J];中国科学院上海天文台年刊;2000年00期
10 罗定昌;陈晓亭;程从玲;郑曼黎;;GPS定时结果初步分析[J];时间频率学报;1992年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 李超;朱陵凤;刘利;王爱兵;;站间双向时间比对中的时标偏差影响分析[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
3 刘晓刚;闫志闯;;星地无线电双向法时间比对计算模型及其精度评估[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
4 高玉平;漆溢;王正明;;用于JATC远程时间比对的双频GPS接收机的研制[A];2005年全国时间频率学术交流会文集[C];2005年
5 李滚;胡永辉;;GPS时间传递中的固体潮改正[A];2005年全国时间频率学术交流会文集[C];2005年
6 董绍武;侯娟;;国际时间比对技术的不确定度估计[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
7 袁海波;;国家授时中心时间比对系统性能分析[A];2009全国时间频率学术会议论文集[C];2009年
8 孙宏伟;李志刚;李焕信;;卫星运动对亚洲地区TWSTFT的影响[A];2005年全国时间频率学术交流会文集[C];2005年
9 赵新华;冯学尚;;行星际激波到达时间预报的新方法[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
10 卢晓春;胡永辉;;改进的多通道GPS共视资料的处理算法[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(上册)[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈淀国;走进神秘的“时间城”[N];大众科技报;2010年
2 陈怡均 DigiTimes;PS3需与时间赛跑 未来仍大有可为[N];电子资讯时报;2007年
3 记者 曾屹崧 通讯员 车艾荣;与村民同劳动刑警揪出色狼[N];法治快报;2006年
4 本报记者 向杰;于福江:中国海啸预警研究第一人[N];科技日报;2006年
5 记者  何屹;它让你不再迷失街头[N];科技日报;2006年
6 袁志勇;智能数字公交站亭智在哪里[N];科技日报;2007年
7 记者 李竞 通讯员 杨晋辉;通报奥运气象服务工作[N];中国气象报;2008年
8 记者 徐清华;黄委启动黄河水污染预警预报模型建设[N];中国水利报;2006年
9 本报记者 宋开文 实习生 刘鑫;成都全年雾天57天[N];四川日报;2007年
10 李楠;电子公交站牌亮相长治街头[N];山西日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘利;相对论时间比对理论与高精度时间同步技术[D];解放军信息工程大学;2004年
2 董绍武;守时中的若干重要技术问题研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2007年
3 杨旭海;GPS共视时间频率传递应用研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2003年
4 王继刚;基于GPS精密单点定位的时间比对与钟差预报研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2010年
5 屈八一;CPT原子钟、星载钟及时频测控领域的新技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
6 偶晓娟;皮秒级时频处理原理及电领域传输速度异常现象研究[D];西安电子科技大学;2007年
7 李汇军;行星际磁通量绳结构研究与激波渡越时间预报方法分析[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
8 武文俊;卫星双向时间频率传递的误差研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2012年
9 龚晓春;分布式微型航天器的时钟同步研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 李滚;GPS载波相位时间频率传递研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2007年
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1 牛明超;异地时钟同步监测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
2 徐劲松;GPS天线的恒温抗干扰系统的研制[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2006年
3 雷雨;GPS载波相位时间比对数据处理[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2010年
4 赵建强;分布式系统高精度时间同步技术研究[D];四川大学;2005年
5 李变;我国综合原子时计算软件设计[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2005年
6 刘晓刚;卫星导航定位系统高精度时间同步算法研究[D];解放军信息工程大学;2008年
7 张虹;卫星双向时间比对系统稳定性的研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2006年
8 张伦;星地时间同步技术的研究[D];西安电子科技大学;2008年
9 张靖;GPS导航卫星星地时间同步技术的仿真研究[D];西安电子科技大学;2007年
10 许国宏;北斗共视授时技术研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2007年
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