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基于北斗GEO和IGSO卫星的高精度共视时间传递

作　者: 杨帆
导　师: 董绍武; 袁海波
学　校: 中国科学院研究生院（国家授时中心）
专　业: 通信与信息系统
关键词: 北斗共视时间传递时间频率精度
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 96次
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内容摘要

时间是国计民生中不可或缺的组成部分，时间频率传递技术直接制约着用户所获得时间的精度。本文着眼于北斗导航系统的建设现状和国内时间传递技术的研究现状，借助国家授时中心现有科研基础和系统平台，开展了基于北斗GEO和IGSO卫星的高精度共视时间传递技术研究。参照GPS共视（GPS Common-view，简称GPS CV）算法，提出并深入研究了基于北斗卫星的直接共视法与标准共视法，利用自行开发的北斗共视软件和实测数据对算法进行验证。通过与C波段卫星双向结果进行比较，表明北斗GEO与IGSO卫星共视性能可靠。论文的研究工作可为开展基于北斗的更高精度的时间传递技术研究奠定基础。论文的主要内容如下：（1）介绍了国内外卫星导航系统的现状，分析了各种高精度时间传递方法的原理和特点，重点对共视时间传递方法做了阐述。（2）详细介绍了北斗卫星导航系统的特点，基于北斗系统的建设现状，深入分析了基于北斗卫星的共视时间传递技术。在实现北斗直接共视法（使用未拟合处理的原始观测数据进行共视计算）的基础上，参照GPS标准共视格式，提出并实现了北斗标准共视算法（将原始观测数据先进行拟合再参与共视计算）。对北斗共视中的数据处理方法，以及时间传递过程中各项延迟的修正策略进行了详细分析。（3）利用Visual Basic6.0平台开发了北斗共视软件，实现了基于北斗GEO卫星、IGSO卫星，以及GEO与IGSO卫星组合（GEO&IGSO）的直接共视和标准共视时间传递。通过计算各项性能指标得出，两种方式下，GEO&IGSO的天频率稳定度（日稳）和天平均频率准确度均能达到E-14量级。（4）最后将北斗共视结果与C波段卫星双向结果进行了比较分析，表明北斗GEO与IGSO卫星共视性能可靠。此外，还对基于北斗MEO卫星的共视时间传递方法做了初步试算。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
图表目录  9-11
1 引言  11-15
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究目的及意义  12-13
  1.3 内容安排及创新点  13-15
2 高精度时间传递方法简介  15-22
  2.1 国外 GNSS 系统简介  15-16
  2.2 北斗卫星导航系统简介  16-17
    2.2.1 空间星座  16-17
    2.2.2 坐标系统  17
    2.2.3 时间系统  17
  2.3 高精度时间传递方法  17-22
    2.3.1 GNSS 时间传递  17-19
    2.3.2 TWSTFT 时间传递  19-21
    2.3.3 激光时间传递  21-22
3 基于北斗卫星导航系统的共视时间传递  22-37
  3.1 原理简介  22-23
  3.2 北斗卫星导航系统的卫星轨道详解  23-25
    3.2.1 星历参数  23-24
    3.2.2 北斗卫星轨道解算  24-25
  3.3 基于北斗卫星导航系统的时间传递误差分析  25-37
    3.3.1 与卫星有关的误差  26-29
    3.3.2 与接收机、测站有关的误差  29-30
    3.3.3 与卫星信号传播有关的误差  30-37
4 北斗共视数据处理与分析  37-45
  4.1 北斗共视处理流程  37-38
  4.2 数据预处理  38-41
    4.2.1 星历数据预处理  38
    4.2.2 观测数据预处理  38-39
    4.2.3 查找伪距观测值对应的星历  39-40
    4.2.4 查找共视时刻  40
    4.2.5 几种时间尺度之间的转换  40-41
  4.3 北斗共视中的误差处理  41
  4.4 数据规范化处理  41-45
    4.4.1 3σ法则  41-42
    4.4.2 卡尔曼滤波模型  42-43
    4.4.3 最小二乘法  43
    4.4.4 数据规范化处理在本文中的应用  43-45
5 程序设计及计算结果分析  45-59
  5.1 北斗共视软件的设计  45-48
    5.1.1 总体设计  45-47
    5.1.2 模块设计  47-48
  5.2 计算结果分析  48-59
    5.2.1 直接共视结果分析  50-53
    5.2.2 标准共视结果分析  53-55
    5.2.3 结果比较  55-58
    5.2.4 北斗 MEO 卫星共视结果试算  58-59
6 总结与展望  59-61
  6.1 总结  59
  6.2 展望  59-61
参考文献  61-63
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果  63

基于北斗GEO和IGSO卫星的高精度共视时间传递

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