GNSS精密時間傳遞關鍵技術與方法 張鵬飛 王進 涂銳等 9787030813541 【台灣高等教育出版社】

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書名：GNSS精密時間傳遞關鍵技術與方法
ISBN：9787030813541
出版社：科學出版社
著編譯者：張鵬飛 王進 涂銳等
頁數：173
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1742160
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內容簡介
《GNSS精密時間傳遞關鍵技術與方法》根據GNSS時間傳遞理論與方法的發展現狀，結合當前高精度時間頻率用戶的應用需求，討論和總結了GNSS精密時間傳遞技術的關鍵問題及其解決方法，提出了多項新的或改進的算法和模型，並進行了大量實際驗證。《GNSS精密時間傳遞關鍵技術與方法》結合作者團隊近年來的科研實踐，總結和歸納了當前衛星時間傳遞技術手段，並詳細給出了各種時間傳遞技術的原理、實 現方法、性能分析和典型應用。

目錄

目錄

第1章 精密時間傳遞發展概論 1
1 1 綜述 1
1 2 時間傳遞的背景 1
1 3 國內外發展現狀 3
1 4 主要內容 6
第2章 GNSS載波相位時間傳遞數據處理基本理論 7
2 1 GNSS系統時間 7
2 1 1 GPS系統時間 7
2 1 2 GLONASS 系統時間 8
2 1 3 Galileo 系統時間 8
2 1 4 BDS系統時間 9
2 2 GNSS時間傳遞中的主要觀測誤差 9
2 2 1 與空間衛星有關的誤差 10
2 2 2 衛星信號傳播過程有關的誤差 12
2 2 3 與測站有關的誤差 13
2 3 GNSS載波相位時間傳遞數學模型 14
2 3 1 函數模型 14
2 3 2 隨機模型 15
2 3 3 參數估計方法 17
2 4 GNSS載波相位時間傳遞數據處理流程 18
2 5 本章 小結 19
第3章 非差非組合GNSS載波相位時間傳遞方法 20
3 1 引言 20
3 2 BDS非差非組合GNSS時間傳遞模型 21
3 2 1 函數模型 21
3 2 2 電離層約束信息設定 22
3 3 非差非組合GNSS時間傳遞性能驗證 23
3 4 本章 小結 26
第4章 BDS載波相位時間傳遞中衛星偽距偏差影響 27
4 1 BDS-2衛星偽距偏差 27
4 1 1 引言 27
4 1 2 BDS-2衛星偽距偏差特徵 28
4 1 3 BDS-2衛星偽距偏差改正模型 30
4 1 4 顧及BDS-2衛星偽距偏差改正的載波相位時間傳遞 33
4 1 5 實驗小結 38
4 2 聯合BDS-2與BDS-3e時間傳遞性能分析 38
4 2 1 引言 38
4 2 2 BDS-3e衛星偽距偏差特徵 39
4 2 3 聯合BDS-2和BDS-3e進行時間傳遞 40
4 2 4 算例分析 42
4 2 5 實驗小結 45
4 3 本章 小結 46
第5章 GNSS載波相位時間傳遞的連續性 47
5 1 引言 47
5 2 IGS的衛星產品連續性特徵 48
5 3 GPS載波相位時間傳遞數據處理中的影響因素分析 49
5 3 1 衛星產品內插的端部效應 49
5 3 2 模糊度參數的連續性 51
5 4 顧及數據處理策略的GPS載波相位時間傳遞實驗 54
5 4 1 算例分析 54
5 4 2 結論與建議 59
5 5 本章 小結 60
第6章 附加先驗信息約束的GNSS時間傳遞方法 61
6 1 附加鐘差相關參數約束的Galileo時間傳遞 61
6 1 1 引言 61
6 1 2 附加鐘差相關參數約束的Galileo時間傳遞數學模型 63
6 1 3 算例分析 64
6 1 4 實驗小結 68
6 2 附加鐘差模型增強的GNSS時間傳遞方法 69
6 2 1 引言 69
6 2 2 常用的鐘差模型 70
6 2 3 附加鐘差模型增強的時間傳遞方法 71
6 2 4 算例分析 72
6 2 5 實驗小結 78
6 3 本章 小結 79
第7章 增強信息約束的GNSS精密時間傳遞方法 80
7 1 引言 80
7 2 GNSS增強信息獲取 80
7 3 基於增強信息約束的GNSS時間傳遞方法 81
7 4 基於增強信息約束的GNSS時間傳遞實驗 83
7 5 本章 小結 90
第8章 多模GNSS的載波相位時間傳遞方法 91
8 1 引言 91
8 2 融合多模GNSS載波相位時間傳遞原理 92
8 2 1 數學模型構建 92
8 2 2 算法流程 93
8 2 3 算例與分析 94
8 2 4 實驗小結 99
8 3 基於抗差一方差分量的多模GNSS時間傳遞 100
8 3 1 多模GNSS時間傳遞的權比分配中存在的問題 100
8 3 2 基於抗差一方差分量的多模GNSS時間傳遞方法 101
8 3 3 基於抗差一方差分量的多模GNSS時間傳遞實施流程 103
8 3 4 算例與分析 103
8 3 5 實驗小結 108
8 4 多模GNSS時間傳遞中ISB特徵及其影響 109
8 4 1 ISB隨機模型 109
8 4 2 ISB時空特徵分析 109
8 4 3 多模GNSS時間傳遞ISB影響分析 114
8 5 本章 小結 117
第9章 多頻GNSS載波相位時間傳遞方法 119
9 1 引言 119
9 2 多頻GNSS時間傳遞模型構建 120
9 2 1 雙頻GNSS時間傳遞模型 120
9 2 2 三頻GNSS時間傳遞模型 121
9 2 3 四頻GNSS時間傳遞模型 121
9 3 實驗分析 124
9 3 1 雙頻模型 124
9 3 2 三頻模型 126
9 3 3 四頻模型 128
9 3 4 頻間偏差特徵 130
9 3 5 實驗小結 132
9 4 本章 小結 132
第10章 單站多站統一的GNSS時間傳遞方法 134
10 1 引言 134
10 2 基於單站解的時間傳遞模型 134
10 3 基於多站解的時間傳遞模型 135
10 3 1 基於站間單差的多站解時間傳遞模型 135
10 3 2 基於站間非差的多站解時間傳遞模型 136
10 4 基於單站、多站解的統一時間傳遞模型 137
10 5 基於單站、多站統一解的GNSS時間傳遞實驗 138
10 6 本章 小結 142
第11章 GNSS系統間時差監測技術 143
11 1 引言 143
11 2 GNSS系統間時差監測方法 144
11 2 1 偽距單點定位法SPP 144
11 2 2 偽距單差單點定位法SDPP 144
11 3 GNSS系統間時差特徵 145
11 4 本章 小結 149
第12章 基於GNSS的實時UTC(NTSC)傳遞技術 150
12 1 引言 150
12 2 GNSS 實時SSR產品 151
12 3 基於GNSS的實時UTC(NTSC)傳遞系統 155
12 4 實時UTC(NTSC)傳遞性能評估 156
12 5 本章 小結 163
參考文獻 164
附錄 英文縮略詞 172

精彩書摘
第1章 精密時間傳遞發展概論
1 1綜述
時間作為一個基本物理量，它的測量依靠物質的連續運動。在人類歷史發展的漫漫長河中，天文時間系統為推動人類社會進步和科學發展發揮了巨大的作用。1955年，英國皇家物理實驗室研製成功了世界上第1套銫原子頻率標準，開創了原子頻率標準的新紀元，隨後出現了世界範圍的原子時系統。原子時系統的出現將時間測量系統從宏觀世界發展到了原子物理學的微觀世界，其準確度也由天文系統的量級躍升到了原子頻標的量級。19H年的國際計量大會正式指定由國際計量局（Bureau International des Poids et Mesures，BIPM）建立的原子時作為國際原子時（International Atomic Time，TAI）。截至2018年，全世界約有85個實驗室的近五百台原子鐘參與了TAI的計算。
對於TAI而言，如何使這些分佈於世界各地的原子鐘建立聯繫是實現TAI計算的基礎，而高精度的遠程時間傳遞技術為其提供了重要支撐。同時，隨著現代社會信息化、智能化的不斷發展，髙精度的時間頻率已經成為關乎國計民生、國防第1、科學研究等領域重要的基礎設施和戰略資源。對於這些高精度時間用戶而言，遠程時間傳遞技術也是與國家標準時間頻率系統建立聯繫的重要手段。因此，開展高精度遠程時間傳遞方面的研究意義重大。
1 2時間傳遞的背景
遠程時間傳遞技術伴隨著人們對時間準確度及時間同步的精度需求而不斷發展。事實上，就分佈於不同地點的原子鐘而言，*簡單、*直接的時間傳遞的方法就是利用便攜式原子鐘在一個參考點與參考鐘同步好，將其作為媒介，搬運到其他需要同步和測試的原子鐘處，用時間間隔計數器在各點進行測試比對，*後返回參考點後再和參考鐘比對。但是，這種搬運鐘的方法要求便攜式原子鐘在搬運期間必須自備電池維持供電以便其能夠連續不間斷地運轉。同時，在搬運期間原子鐘易受外界環境影響，特別是在世界範圍內的洲際搬運鐘存在著時間傳遞效率低、成本高、週期長等缺點，導致該技術難以在實際工作中得到廣泛應用。
1957年10月4日，隨著世界上第1顆人造地球衛星的成功發射，空間科學技術的發展也步人了一個新的時代。人們在選擇遠程時間傳遞中的媒介時將目光投向了衛星。1962年，橫跨大西洋的美國和英國之間使用Telstar衛星進行第1次衛星雙向時間頻率傳遞（Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer，TW-STFT）實驗。TWSTFT技術主要是將位於兩地的原子鐘頻率標準通過地面專用設備同時向衛星發射調製時間信號，經衛星轉發後兩站分別接收來自對方站的信號，兩地面站將接收的信號資料互換後相減，得到兩站之間高精度的時間頻率差。由於在衛星雙向時間比對的過程中信號是對稱的，原則上傳播路徑弓丨起的誤差在很大程度上可以得到抵消，其時間傳遞精度和效率明顯優於傳統的搬運鐘的方法。因此，自1999年起，BIPM已將其應用到了TAI計算中。但是，從TWSTFT技術的傳遞過程中可以看出，其要求鏈路兩端的站點必須能夠同時向衛星發射和接收時間信息。為此，用戶需要付出高昂的專業設備成本，並制訂嚴格的時間傳遞方案。因此，TWSTFT技術大多應用於國際時間實驗室之間的事務性時間傳遞，對於普通的高精度時間用戶而言顯得難以觸及。
1979年，隨著美國第1顆BlockI實驗衛星的發射，全球定位系統（GlobalPositioning System，GPS）的建設正式開始，該項目的*初目的主要是為用戶提供髙精度的導航和定位服務。事實上，GPS的工作原理主要是測量衛星無線電信號到達時間。即不論是在地面控制端，還是在空間的衛星端，沒有高精度的時間頻率，GPS就不可能實現高精度的導航與定位。換句話說，GPS本質上就是一個空地一體的時間測量系統。隨著GPS時間系統的建立，人們發現還可以將其作為一種新的媒介應用到遠程時間傳遞領域中。目前，GPS不僅能夠提供定位、導航的服務，還能提供授時服務，成為綜合定位導航與授時（Positioning Navigation and Timing，PNT）體系中重要的技術手段。相對於其他時間傳遞技術，GPS具有應用效率高、成本低、設備體積小、機動靈活、維護簡單等特點，已逐漸成為BIPM*重要的時間傳遞技術。近年來，隨著全球導航衛星定位系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）的不斷建設完善，特別是俄羅斯格洛納斯導航衛星系統（GLObal Navigation Satellite System，GLONASS）的逐漸恢復，以及我國的北斗導航衛星系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）的快速發展，形成了覆蓋亞太地區的全天候區域導航系統（BDS-2）和新一代的北斗全球導航衛星系統（BDS-3）。另外，歐盟伽利略（Galileo）導航衛星系統（簡稱Galileo系統）、日本准天頂導航衛星系統（Quasi-Zenith Satellite System，QZSS）以及印度區域導航衛星系統（Indian Regional Navigtion Satellite System，IRNSS）等也都取得了長足的發展，使衛星導航星空群星璀璨，為基於GNSS的遠程精密時間傳遞工作提供了豐富的衛星資源。
然而，目前的時間傳遞工作大多依靠單GPS系統進行，其作用範圍主要集中在國際時間實驗室之間。相對于普通的高精度時間用戶而言，由於其工作環境及設備性能方面存在著一定的不足，現有時間傳遞方法存在的諸多關鍵技術問題並不能通過長期反復觀測的方式較好地解決。同時，隨著多模GNSS技術的不斷發展，研究如何有效整合多模GNSS衛星資源，提供高效、可靠、安全的遠程時間傳遞服務成為當前國內外時間工作者關注的熱

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