卫星双向时间频率比对数据处理及其误差分析

卫星双向法(TWSTFT)是目前比对精度最高的远距离时频传输技术,比对精度在0.3ns左右.本文介绍了TWSTFT的基本原理和中国计量科学研究院(NIM)卫星双向时间频率比对系统的构建情况.根据时间频率咨询委员会(CCTF)发布的卫星双向法软件标准化指南,对数据进行计算和处理,得到比对精度0.35ns.结合卫星双向法传输路径示意图,得出设备时延、电离层折射和卫星相对地面站运动为主要误差来源,其中设备时延引起的误差影响最大,为0.12ns.     

转发器式卫星轨道测定新方法

基于卫星双向时间传递技术,提出了一种全新的卫星轨道测定方法——“转发器式卫星轨道测定方法”．该方法不但能高精度地测定卫星的轨道,而且能给出高精度的时间比对结果,其优点是观测精度高．发射信号和接收信号的不同组合,形成不同模式的卫星测轨观测方法：测站接收卫星转发自己站发射的信号,这种模式称作自发自收模式;所有测站接收卫星转发的某一个站发射的信号,这种模式称作一发多收模式;所有测站接收经卫星转发的所有站发射的信号,称作多发多收模式．给出了各种模式卫星定轨的严格归算公式及自发自收模式和一发多收模式的实际观测结果．结果表明自发自收模式和一发多收模式有很高的观测精度：测距精度优于1cm,一天观测弧段的定轨观测残差优于9cm．     

卫星导航设备组合时延测试方法研究

设备时延准确性是关系卫星导航系统服务精度的关键要素之一,卫星导航系统对于设备时延的实际应用都使用组合时延,接收机定位、定时都需要卫星发射与接收机接收的组合时延,星地时间比对需要卫星发射与地面接收、地面发射与卫星接收的组合时延,站间时间比对需要A站发射与B站接收、B站发射与A站接收的组合时延,卫星轨道确定需要卫星发射与监测接收机的组合时延等.本文论证分析了设备组合时延对于卫星导航系统的重要性,介绍了设备时延的定义,根据测试准确性需要和可实现性因素,提出了使用专用时延传递测试设备分别与两个设备测试以获得组合时延的传递测试方法,并提出了待时延传递设备直接环路测试、卫星共视下不同地面站设备时延差的准确性检核方法,进行了卫星、地面站设备组合时延的传递测试及检核试验,结果表明设备组合时延传递测试闭合性较好、卫星共视下设备时延差与传递测试基本符合,验证了该卫星导航设备组合时延测试方法的可行性.     

同步卫星时间传递及其精度估计

利用同步通信卫星进行时间传递,和其他的时统系统相比,具有成本低、精度高的特点.提出了利用通信卫星进行授时和时间比对的方案,研究了卫星定位精度对时间传递精度的影响,并探讨了进一步提高精度的方法.     

轨位偏置的GEO卫星轨道快速恢复技术

北斗系统中轨位资源相对匮乏的GEO卫星需要频繁轨控来保持轨位,其轨控后的轨道快速恢复问题,是制约卫星可用度和系统服务性能的重要因素.GEO卫星静地特性使得难以实现轨道参数与钟参数的有效分离,特别针对轨位偏置GEO卫星该问题更加突出.本文提出了星地钟差支持下的轨道快速恢复技术,通过无线电双向法实现星地时间同步和多星定轨实现高精度站间时间同步,实现了钟差与轨道的有效分离.本文同时提出具有先验约束的降相关方法和基于长弧约束短弧运动学和动力学参数的轨道快速恢复方法,有效解决了监测接收机系统差问题,实现了高精度的轨道快速恢复.基于北斗系统实测数据的试验分析表明:机动后轨道快速恢复时间由24 h缩短为4 h,SLR评估的预报2 h轨道视向精度优于1 m,UERE精度优于1.5 m,有效解决了轨位偏置GEO卫星的轨道快速恢复问题.     

框架面板式构型卫星冲击响应特性分析方法

框架面板式构型卫星火工品作动时产生的高量级、高频响冲击载荷会导致星上单机设备的损伤,然而板杆耦合的力学特性导致冲击载荷的传递及衰减特性差异很大,分析评估关键部件的响应准确性差.本文通过直接积分法和模态叠加法对框架面板式构型卫星进行瞬态响应分析,比对两种求解方法优缺点并分析影响计算结果精度和时长的可能因素.仿真数据表明,对于爆炸冲击这类作用时间极短、高频成分占激起响应较大比重的载荷,模态叠加法虽然可以通过截断模态选取范围,调整时间步长解决直接积分法计算量大、运算次数多、计算时间长的问题,但易忽略高阶模态、影响计算结果的准确性.通过与地面试验验证结果比对,直接积分法更适应于框架面板式构型卫星的冲击响应分析.     

一种基于机动目标跟踪预测理论的卫星定位接收机终端定时方法研究

研究了实现卫星定位接收机终端时间与卫星系统时间保持实时同步的一种异步数据融合方法。该方法将移动目标的一步外推预测与卫星系统终端时差相结合,根据已获取移动目标信息及平滑信息获得具有实时性的定时数据;进一步外推的估计数据。首先,通过双星定位系统双向链路获取定时定位信息,将双向测距数据及时问同步误差数据进行处理、保存;其次,以平滑信息的数据及该时刻获取数据为基础,建立状态向量的动态模型;最后,将计算结果与直接获取测距数据进行对比．通过计算机仿真验证获取结果的卖时性与精度。     

中巴资源卫星02B星土地覆盖分类

为了能够将中巴资源卫星02B星更好地用于民用事业,需要对其数据进行精确研究以达到适合民用的目的.针对中巴资源卫星02B星CCD图像数据用监督分类中的最大似然法和最小距离法进行土地覆盖分类比较.通过分类精度评价的结果进行说明监督分类有效的用于该星分类,其分类图可以用于城市、土地、林业等动态变化监测.     

一种低轨航天器与北斗卫星高精度时间传递方法及其初步试验验证

低轨卫星系统近年来在空间目标探测、手机移动通讯、卫星导航系统增强、载人航天等方面都得到了快速发展和应用.我国载人航天工程近几年取得重大突破,在空间站设计搭载的高精度时频科学实验系统,预计可以建立日稳定度和不确定度在10^-17量级的空间时间频率基准.利用空间站精密时间信号向北斗卫星进行高精度时间传递,可以进一步提升北斗时间系统性能及北斗卫星自主时间维持能力.另一方面,我国北斗三号卫星导航系统具备全球组网星间链路功能,能够实现全星座的高精度定轨和时间同步.本文基于空间站和北斗卫星现有可用资源,提出一种基于双向测量方式的低轨航天器与中高轨卫星高精度时间传递方法.根据低轨航天器运行速度快等特点,给出相对高速运动环境下双向测量链路的运动时延误差修正方法.通过进一步建立仿真模拟平台、搭建真实天地试验场景等方式,对双向时间传递性能进行验证.仿真和试验结果表明,基于双向测量方式的低轨空间站与北斗卫星时间同步精度优于0.3 ns.本文可为实现天基高精度时频传递、空间站精密原子钟授时服务、提升北斗系统自主运行能力等提供理论和工程技术参考.     

基于差分双向测距协议的两飞行体相对定位算法

对于运动节点(如飞行体)而言,相对运动导致基于差分双向测距协议(DTWR)的测距结果存在较大误差,进而影响相对定位的精度.为了消除相对运动对DTWR性能的影响,首先对飞行体间基于差分双向测距协议的测距误差进行分析和建模,然后建立测距的有偏误差与两飞行体相对坐标间的约束关系,利用拉格朗日乘子法和泰勒级数法获取飞行体间相对坐标的最小二乘估计.该方法扩展了DTWR的应用范围,实现了飞行体间的精确相对定位.仿真表明,提出的定位算法具有较高的精度和稳定性.     

基于OOK体制的激光统一测控系统设计与实现

激光统一测控系统采用激光链路同时实现高速通信、高精度测距和时钟同步.为了实现激光统一测控系统,根据异步应答测距方法,设计研制了基于OOK体制的激光统一测控系统原理样机,样机包含两套激光模拟终端,分别向对方发送包含测量数据帧的激光调制信号,并记录发送测量数据帧和接收测量数据帧的本地钟时间,据此计算得到距离、钟差、相对频差的测量结果.样机有线对接试验表明,在码率为2.5 Gbit/s的双向激光通信条件下,测距随机误差为6.2 mm,测距系统误差为1.3 mm,钟差测量随机误差为27 ps,相对频差测量随机误差为2.7×10^-13.该样机为激光统一测控设备的研制和应用提供了技术支撑.     

公交出行换乘时间模型及时间阈值研究

针对利用公交出行换乘时间阈值可更加准确区别换乘行为和二次出行行为,提高利用公交IC卡数据自动提取公交换乘时间方法的精确性,进而提升城市交通的整体规划和公交整体服务水平. 通过实际调查,首先对公交出行换乘方式进行了分类,分析了各类公交出行方式的换乘时间影响因素及其影响机理. 在此基础上从微观的角度建立了公交出行时间与各影响因素之间的关系模型,并通过实际调查数据验证了该模型的准确性,应用公交出行换乘时间模型得到了基于GIS公交网络要素分类的各类换乘方式的公交换乘时间阈值.     

爆破振动信号时频特征的微差时间效应

基于平滑伪Wigner-Ville分布信号重排(RSPWVD),用matlab5.6编写的振动信号处理软件,并在海钢北一采场就微差间隔时间对爆破振动的影响进行试验的基础上,研究了振动信号时频特征的微差时间效应.基于平滑伪Wigner-Ville分布信号重排能全面反映爆破振动信号的时频特征,具有良好的聚集性.采用BC-6型微差起爆器起爆瞬发雷管消除了微差雷管时间漂移带来的误差.将测试获得的不同微差时间条件下的爆破振动波形进行重排,获得了相应条件下的爆破振动时频特征.研究表明,微差时间对爆破振动信号的时频特征影响很大,延迟时间的长短直接影响到整个爆破振动信号主频率及其持续时间.图2,表1,参11.     

DS/CDMA接收机高精度时钟同步及其校准技术

介绍了以卫星导航系统时钟为参考时间基准，通过时间比对的方法，实现对卫星接收机高精度频率源OCXO的时钟同步及校准，成功地解决了卫星导航系统与卫星接收机时钟同步的问题，为卫星导航定位电文解算提供可靠的时序．正确地解算导航电文，以保证后续的位置定位的精度要求．     

一种全球定位系统卫星C/A信号通道绝对时延标定算法

为了精密测量全球定位系统（GPS）卫星C/A（Coarse/Acquisition）信号发射通道时延,提出了一种采用数字信号处理技术的标定算法.对GPS卫星输出的C/A导航信号和时间保持系统的Z计数脉冲进行双通道同步采样,在数字域完成C/A信号预处理后,进行多速率数字信号处理,获取C/A信号中伪随机码起始点;结合Z计数脉冲信号样本数据的处理结果,计算得到C/A信号发射通道的绝对时延.采样率为10 GHz时算法标定结果的不确定度低于0.2 ns.

     

螺旋管内汽液两相流热力型脉动瞬态及时均传热

根据热动力推进水中兵器的研究设计要求,在中低压闭式循环系统中,以水为工质,对螺旋管锅炉反应器管内出现热力型脉动流动时的瞬态及时均传热特性变化规律进行了试验研究,描述了热力型脉动传热的基本特征和变化机制,提出了表征热力型脉动传热的一组新的准则数和传热系数的计算公式．     

基于分布质量的Riccati传递矩阵法模型与 轴系频响函数计算方法研究

基于分布质量模型的Riccati传递矩阵法，导出了轴系频响函数的计算公式。通过理论分析及具体算例的数值比较，表明该法应用于轴系频响函数的计算，具有计算简便、精度高、与划分单元数目无关等优点，是一种较为理想的计算轴系频响函数的新方法。