时间比对融合算法分析与比较

发布时间：2022-01-08 05:26

　　为提升高精度时间比对的可靠性,结合卫星双向时间比对（Two-Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT）和GPS精密单点定位（Precise Point Positioning, PPP）时间比对长短稳特性,利用稳定度加权、 Vondrák-?epek组合滤波以及Kalman滤波融合方法对中国科学院国家授时中心（National Time Service Center,NTSC）和德国物理技术研究院（Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB）间的TWSTFT和GPS PPP时间比对结果进行了融合处理并对3者进行了比较分析.结果表明, 3种融合算法对于TWSTFT中的周日效应以及GPS PPP结果的"天跳"现象都有不同程度的改善,融合结果与GPS PPP链路差值（Double Clock Difference, DCD）结果的绝对值保持在链路校准的不确定度范围内. 3者1 d的时间和频率稳定度可以达到亚纳秒和10-15量级, Vondrák-?epek融合方法1 d以内的稳定度最高,适用于... 

【文章来源】：天文学报. 2020,61(06)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

不同方法的修正Allan偏差

从图3可以看出,TWSTFT结果与GPS PPP时间比对结果趋势一致,但在TWSTFT结果的某些天中有明显的周日效应存在,短期稳定度较差,在GPS PPP时间比对结果中也有明显的“跳变”现象出现.因此为提高时间比对链路性能,利用第3节的3种方法分别对TWSTFT和GPS PPP结果进行融合,融合结果如图4所示.从图4可以看出,3种不同融合方法的结果相近,对于TWSTFT中的周日效应以及GPS PPP结果的“天跳”现象都有不同程度的改善.Vondr′ak-ˇCepek融合结果的平滑程度更高,Kalman滤波融合和稳定度加权融合结果的平滑度虽然没有Vondr′ak-ˇCepek法的高,但它们能保留更多的原始比对信息.为对3种融合结果的一致性进行评估,我们以GPS PPP链路差值DCD结果为参考,分别计算其与3种不同融合方法结果的差,如图5所示,相关统计情况如表1所示.

从图6和图7可以看出,3种融合方法对于TWSTFT的短期稳定度和周日效应都有明显改善,3者1 d的时间和频率稳定度可以达到亚纳秒和10-15量级.在平均时间小于1 d时,由于融合的平滑性更强,其稳定度最高,但会丢失原始比对结果的固有信息,保真度较差;稳定度加权融合结果的保真度较好,但其主要是以牺牲PPP结果的短稳为代价,所以稳定度较差;Kalman滤波融合结果在不牺牲短期稳定度的同时,还具有很高的保真度,但在滤波初始化时收敛较慢.图7 不同方法的修正Allan偏差

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于1 Mcps/s码速率的亚欧卫星双向时间比对性能分析[J]. 王翔,董绍武,武文俊,宋会杰,王威雄.  天文学报. 2019(06)
[2]基于数据融合的电离层VTEC反演精度分析[J]. 郭承军,吴玉飞.  天文学报. 2019(03)
[3]利用AM22进行国际卫星双向时间频率传递[J]. 武文俊,张虹,广伟,张继海,董绍武,李焕信.  时间频率学报. 2017(03)

硕士论文
[1]GPS PPP时间传递技术研究[D]. 广伟.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2012



本文编号：3575972