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时间的基本概念与相关技术二

1.3 高精度时间频率传递技术

高精度时间频率传递技术是卫星授时手段的补充和扩展。近年来,随着国防和空间技术的发展,对高精度时间和频率提出了更高的要求。如卫星发射、武器试验、卫星导航系统建设、深空探测、空中目标的探测、拦截(类似美国爱国者导弹系统)和同步数字体系(synchronous digital hierarchy,SDH)通信网的时间同步等领域对时间同步精度的要求达纳秒量级。除精度要求外,很多应用还需要时间同步的实时性等要求。

1.3.1 卫星双向法

卫星双向法主要有两种:一种是利用卫星的射频通道对发对收秒脉冲,由于卫星转发器和调制解调器的频带宽,调制后脉冲信号上升沿陡峭,比对精度较高,为0.1~5 ns;另一种是利用秒脉冲同步伪随机码,采用码分多址(code division multiple access,CDMA)扩频通信的方式,以伪距测量的方法进行时差测量,该方法能进一步改善信噪比,提高时间同步精度。这两种方法虽然精度相当高,但其同时特点是占用频带宽,使地面站和卫星转发器的使用效率变低。

卫星双向时间频率传递是一个对发对收系统,即每个地面站都工作在双工方式,每个地面站都必须配备发射机和接收机,卫星双向时间频率传递原理如图1-22所示。

 在发射端,A站主时钟A的秒脉冲经Modem调制变成扩频后的中频信号,该信号由上变频器变为通信卫星可接收的射频信号。在接收端,B站接收卫星转发的射频信号经下变频器变为中频信号,经终端Modem解调求得A站秒脉冲经路径时延后与B站本地时间的时刻差。B站主时钟B的秒脉冲经Modem调制变成扩频后的中频信号,同时刻也发送信号给A站,过程与A站相同,同样求得A站和B站经时延后的时刻差。这样得到的时间间隔计数器的值不是真正的B和A站之间时间的时刻差,存在路径时延的影响。其中时延包括:Modem时延、上行传播时延、下行传播时延、卫星转发器时延、Sagnac效应引起的时延等,关系式如下:1.3.2 卫星共视法

所谓共视(common-view)就是两个不同位置的观测者,在同一时刻观测同一颗卫星同一信号中的同一标志(包括GPS、GLONASS、CAPS、“北斗一号”、通信、气象、资源卫星等)实现时间同步的方法。下面以GPS共视为例对卫星共视原理进行介绍。

GPS共视原理如图1-23所示。由图1-23可见这是一个单收系统,在每个比对点,本地钟均按自己的速率运行。根据比对需求,利用卫星所播发秒脉冲信号或其他固定速率时钟脉冲信号(如卫星电文的帧信号、子帧信号或宇称信号)

进行时差比对,得到本地钟与卫星所播发1PPS秒信号或其他固定速率时钟脉冲信号时差,然后再按照卫星共视数据处理格式进行处理,得到两地的钟差。
A、B两站本地钟相对GPS的时差分别如式(1-14)、(1-15)所示。
ΔtAGPS= tA-tGPS                         (1-14)

ΔtBGPS=tB-tGPS                        (1-15)

则两站同时差ΔtAB:
ΔtAB=(tA-tGPS)-(tB - tGPS) = tA - tB     (1-16)
交换A、B两地电子计数器所测本地钟1PPS相对于GPS 1PPS的时差,即可得到两地钟的钟差。
若在某一时刻ti测得两地本地钟时差为ΔtAB(ti),经过一段时间τ之后,即ti + τ时刻测得两地本地钟之间的时差为ΔtAB(ti + t),则用式(1-17)可求出分布在两地的两台钟在t时间内的相对频率偏差。
fA - fB = ΔtAB(ti) - ΔtAB(ti +t)}t                (1-17)

若将A站或B站放置在时频基准实验室,则可通过卫星共视的方法实现另外一个站的频率计量和校准。
GPS卫星共视系统设备配置如图1-24所示。卫星共视时间传递与比对不确定度为3~10ns,钟差数据内附合(1σ)约为1ns。

 1.3.3 卫星全视法

由于GPS卫星的轨道分布和运行周期,导致接收机不能接收和跟踪所有的20颗GPS卫星,每天能接收到的GPS卫星并不相同,且所接收到卫星能跟踪几个小时,所以,在GPS共视比对中需要利用共视比对表来确定需要跟踪接收的卫星。为了能够利用所有的GPS卫星全时段进行共视比对,人们引入了GPS全视法比对(all-in-view),GPS全视法对所有可见卫星进行共视处理,只是对两地不能同时看到的卫星信息从国际GNSS服务组织(IGS)发布的精密星历表中获取。全视法利用IGS精密星历,并将观测值从GPS时间归算到IGS时间,对单频接收机用IGS TEC MAPS计算电离层延迟,降低卫星位置误差的影响,于2006年10月被正式用于TAI多通道全球共视比对。
在采用全视法后,仍然沿用每16min一次数据处理模式,但因接收机能用多通道观测上空所有的GPS卫星,并以1997年10月1日UTC0h为共同参考历元,因此就不再需要每半年发布共视表了。
卫星全视同步精度优于5ns。

1.3.4 载波相位法

载波相位法(包括GPS、GLONASS和“北斗一号”多通道载波相位法)比对的原理与共视比对基本相同,不同的是在共视比对的基础上,根据卫星所发播的载波相位信息,采用载波相位和伪距联合解算星—地距离,提高了观测精度。载波相位法比对能够减小由星历表、电离层和对流层对共视比对结果的影响。
理论上载波相位法时间比对与传递可以达到0.2ns的精度,但由于存在整周模糊度问题,根据目前水平,GPS载波相位法只能达到纳秒(1.8ns)量级,其主要原因是比对稳定性方面还存在一些问题。

1.3.5 搬运钟法

搬运钟是一种既古老又年轻的时间和频率比对方法。1958年,在美国海军天文台与英国国家物理实验室之间,首次搬运原子钟,进行了一次频率比对的实验。1959年通过搬运原子钟,进行了一次世界范围内的时间同步实验。
随着原子钟性能的不断改进和提高,它已经成为最准确、最可靠的时间频率比对方法之一。目前利用飞机搬运原子钟,时间同步的准确度可达10ns或更高,频率比对的准确度也可达10^-13量级。
实际中最常用的搬运钟方法是闭环搬运,采用最小二乘法对比对数据进行处理,利用内插和外推的方法对各比对点的钟差进行拟合,其原理如图1-25所示。

 1.4 定时技术

所谓定时,就是使本地时间与授时台发播的标准时间相一致。与各种授时方法相对应,定时方法分为短波定时、长波定时、卫星定时等。短波信号覆盖面积大,设备简单,但信号传播受电离层影响严重,所以产生的传播时延大,定时误差达毫秒量级,应用范围有限。而长波地波信号的传播时延稳定,天波信号受电离层影响时延变化不大,因此长波定时是一种高精度的定时手段,但是长波定时接收设备比较复杂。卫星定时与短波定时、长波定时相比,由于导航电文中的时间信息丰富,因此可以方便的获得年、月、日、时、分、秒等信息。卫星定时接收机一般较长波、短波定时接收机更为复杂,但是其集成度高,因此有较高的性价比,使用较为方便。

1.4.1 定时原理

用户终端通过接收授时系统发播的信号,从而实现本地时间与系统时间同步。下面以GNSS定时终端工作原理来介绍定时原理。
GNSS定时终端一般由天线、射频单元、信号处理单元、数据处理单元和输出接口单元组成。卫星信号由天线接收,经滤波、放大后通过射频单元转换为中频信号,再通过A/D转换进行信号的捕获、跟踪、解扩、解调和导航解算等处理,从而获得本地时间和GNSS系统标准时间的钟差,然后定时终端通过实时修正该时差来实现定时功能。
GNSS定时终端的时间系统由内部晶体振荡器建立和维持,定时精度除受定时终端内部接收机晶体振荡器影响外,还受伪距测量精度影响。

1.4.2 定时终端

由定时原理我们知道定时终端是用户实现本地时间与系统时间同步的关键。下面简要介绍国内外定时终端的研制情况。
基于现有的授时系统,国内科研院所和生产厂家相继研制了不同类型的定时终端,包括长波、短波和卫星定时接收机。中国科学院国家授时中心在承担国家的标准时间和标准频率的产生、保持、发播任务的同时,根据靶场、电力、通信系统和电信等部门和领域对时间、频率信号的需求,联合国内科研院所和生产厂家也相继研制了不同类型的通信用时频设备,其中包括长波、短波、低频时码和北斗接收机、GPS接收机,以及各种时间码产生器和时码终端。为了适应计算机系统的授时需求,还研制了ISA(industry standard architecture)、PCI(peripheral component interconnect)、PCI-E(PCI Express)、PCI-X(PCI Extended)、SCSI(small computer system interface)原始设备制造商(OEM)的时频板,运用不同总线形式的计算机时频插卡,为通用计算机系统用户提供准确的时间和频率信号,以上这些定时设备已广泛用于国防、科研、通信、电力、测绘、铁路、天文、航空航天、地质、地震等行业。

1.4.2.1 短波定时接收机

短波定时接收机是用来接收短波信号、实现本地时间与短波授时系统发播的标准时间同步的专用定时接收机。典型代表是中国科学院国家授时中心研制的P023短波定时接收机。短波接收OEM板采用点频接收、晶体滤波、二次混频、89C2051微处理器控制,实现短波授时信号的自动搜索、自动接收。在授时信号处理部分选用了美国专用高增益带通滤波器件UAF42,误码率低、抗干扰强。
时间信号处理电路由8951单片机控制,可以搜索国家授时中心所发播的2.5、5、10、15MHz短波时号,自动选择最佳频点,自动检测秒脉冲和分脉冲时号,自动同步,实现自动定时。
国家授时中心研制的P023短波定时接收机如图1-26所示。短波定时不确定度约为1~10ms。

 1.4.2.2 长波定时校频接收机

长波定时校频接收机用来接收长波信号,实现本地时间与长波授时系统发播的标准时间同步,同时还能对接收机输出频率进行校准。典型代表是中国科学院国家授时中心研制的P021型自动长波定时校频接收机。它是专用长波定时设备,能够自动地搜索和跟踪BPL长波信号(或Loran-C信号),用于时间同步、频率校准和控制。
P021型自动长波定时校频接收机外观如图1-27所示。当跟踪地波信号时,可获得优于1μs的定时准确度和n×10^-12/日的授时精度(n≤9)。

1.4.2.3 低频时码定时校频接收机

BPC低频时码定时校频接收机专门接收中国科学院国家授时中心发播的

 “BPC低频时码”授时信号,实现自动定时。为时间用户提供1PPS标准时间信号和标准时间信息。
BPC低频时码定时校频接收机如图1-28所示。

 BPC低频时码定时校频接收机的不确定度在授时台半径500km范围内优于1000μs;在授时台半径1500km范围内优于2000μs。

1.4.2.4 GPS定时接收机

GPS定时接收机接收GPS卫星信号,实现导航、定位和定时,最终输出用户的位置信息、时间信号和时间信息。国内常见的GPS定时接收机有美国Garmin公司研发的Garmin10、Garmin20、Garmin25和Garmin15定时接收机序列,目前国内用量较大的是Garmin15定时接收机,其外观如图1-29所示。
美国Motorola公司生产的M12+T定时接收机模块,具有较高的定时不确定度,其标称1σ定时不确定度为2ns,但该模块偶尔会出现定时错误,需要重启。Motorola公司生产的M12+T定时接收机模块外观如图1-30所示,技术指标如表1-4所示。

 1.4.2.5 GPS定时校频接收机

GPS定时校频接收机是一种同时具有定时和校频功能的GPS接收机,它能接收、捕获和跟踪GPS信号,国内常见的GPS定时校频接收机有美国天宝公司(Trimble)生产的GPS定时校频接收机模块和国家授时中心研发的P0975 GPS定时校频接收机。图1-31是国家授时中心研制的P0975 GPS定时校频接收机。图1-32是美国天宝公司(Trimble)生产的GPS定时校频接收机模块。 1.4.2.6 北斗定时接收机

北斗定时接收机是用来接收、跟踪我国北斗卫星信号的。我国的北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略,第一步建成北斗双星定位系统,第二步建成北斗区域导航系统,第三步建成具有全球服务能力的北斗卫星导航系统。相应地,目前北斗定时接收机形成了“北斗一号”定时接收机和“北斗二号”定时接收机。

(1)“北斗一号”定时接收机。
“北斗一号”系统具有北斗无线电测量卫星服务(radio determination satellite service,RDSS)定位和单向定时功能,中国科学院国家授时中心研发的“北斗一号”RDSS定时接收机如图1-33所示。它具有体积小、定时精度高的特点,可广泛应用于需要高精度定时的行业和领域。除此之外,国产北斗RDSS接收机还有北斗天汇(北京)科技有限公司完成研制的TH-JTRDD型“北斗一号”定时接收机,如图1-34所示。郑州威科姆科技股份有限公司研制的BD-7703S“北斗一号”定时接收模块,如图1-35所示。

“北斗一号”定时接收机接收“北斗一号”卫星信号,采用无源定时技术,具有卫星信号接收自动增益控制、天线开路、短路检测及保护功能,能有效消除卫星空间时延误差及采用授时自主完好性监测技术,输出可靠、稳定的1PPS信号、时间信息、工作状态等信息,授时精度优于100ns。

(2)“北斗一号”/GPS双系统定时接收机。
在实际应用中,不少厂家将“北斗一号”和GPS的卫星接收功能集成,形成“北斗一号”/GPS双系统的定时接收机,以增加可用卫星,提高搜星速度和系统的可靠性。常见的“北斗一号”/GPS双系统接收机有如图1-36所示的北斗天汇(北京)科技有限公司研制的“北斗一号”/GPS定时接收机,其中图(a)接收机为TH-TRDS-T型,其接口和物理尺寸与美国Trimble(天宝)模块完全兼容;图(b)接收机为TH-TRDS-M型,其接口和物理尺寸与Motorola M12完全兼容,具有北斗RDSS+GPS(L1)单向授时功能,定时精度高,已广泛应用于军事作战指挥、电力、通信、金融等领域。

 郑州威科姆科技股份有限公司“北斗一号”/GPS双系统定时型接收模块。如图1-37所示,它采用单端双模天线输入方式,同时接收“北斗一号”卫星和GPS卫星信号,具有北斗3通道GPS 16通道接收能力,具有自主完好性监测及北斗与GPS秒时差无缝切换功能,实现双系统的有效融合,输出高精度的1PPS信号、时间信息、工作状态等信息,授时精度优于100ns。
“北斗二号”卫星导航系统具有区域导航、定位和授时功能,中国科学院国家授时中心研发的BDS定时接收机如图1-38所示,它具有体积小、定时精度高的特点,可同时接收“北斗二号”卫星发射的B1、B2和B3频点信号,配置PRM模块,能够接收“北斗二号”B3频点军码信号,具有36通道并行接收和处理能力,实现“北斗二号”自主定位和精密授时功能;采用创新性时频标频合技术,生成高精度时标信号;具有空间时延稳定性处理算法及完善的授时自主完好性监测功能,输出稳定、可靠的导航、定位、工作状态等信息;可输出BD1PPS秒信号和BDT时间信息;输出UTC1PPS秒信号和UTC标准时间信息,定时不确定度优于15ns,定位精度优于10m。郑州威科姆科技股份有限公司研制的“北斗二号”定时型接收模块如图1-39所示,该模块接收“北斗二号”B1频点卫星信号,具有16通道并行接收能力,实现北斗自主定位和精密定时功能;采用创新性时频标频合技术,生成高精度时标信号;采用空间时延稳定性处理算法及完善的授时自主完好性监测功能,输出稳定、可靠的1PPS信号、时间信息、定位、工作状态等信息,授时精度优于50ns,定位精度优于10m。

(4)“北斗二号”/GPS双系统定时接收机。
“北斗二号”/GPS双系统定时接收机就是在“北斗二号”定时接收机的基础上增加了GPS L1频点的接收功能,能够单独接收“北斗二号”系统所发射的导航信号和GPS卫星所发射的L1频点的导航信号,也可同时接收“北斗二号”和GPS L1信号。双模接收机可以增加接收机搜索、跟踪卫星的数量,提高系统的可靠性。环亚翔宇科技有限公司研制的“北斗二号”/GPS双系统定时接收机如图1-40所示。可广泛应用于军事作战指挥、电力、通信、金融等领域。

1.4.2.7 卫星共视接收机

卫星共视技术作为高精度时间比对与传递方法之一,它具有精度高、廉价等特点,国家授时中心研制的NTSC-GPS&BDS卫星共视接收机如图1-41所示。

NTSC-GPS&BDS卫星共视接收机定时不确定度为3~5ns,校频不确定度优于1×10^-12/d。可以用于高精度时间同步、高精度时间频率比对与传递和异地时间频率计量与校准。 1.4.2.8 CAPS定时接收机

中国区域定位系统(CAPS)是中国科学院建立的具有我国自主知识产权的新的卫星导航体制和系统。它采用在轨的赤道同步(GEO)通信卫星作为导航星,并对导航星实行精确测定轨,构成了导航的空间位置基准;在地面设置高精度的原子钟把测距码、导航电文和时间信息从地面导航站发射上行,经同步通信卫星转发器转发后,广播下行。CAPS系统采用“虚拟星载钟技术”完成星地时间同步,利用气压高度计补充导航星座,利用单频频率补偿完成多普勒频率测量。用户机利用四颗以上的卫星便能实现伪距测量和用户机的定位、导航和授时,从而在世界上首次构建出转发式卫星导航系统。
CAPS定时接收机是专门用来接收CAPS系统信号、实现本地时间和CAPS系统时间同步的专用定时接收机。其典型代表是中国科学院国家授时中心研制的CAPS定时接收机,如图1-42所示。CAPS定时接收机的CAPS粗码定时精度为20~50ns,CAPS精码定时精度为8~20ns。

 1.4.3 定时误差分析及处理方法

在卫星导航系统中,无论导航定位还是授时,都需要进行高精度的距测量。GNSS的直接测量值是信号到达接收机时刻tr(由接收机钟量测)与信号离开卫星的时刻ts(由卫星钟量测)之差( tr - ts),此差值与真空中的光速c的乘积即为伪距观测量ρ,即:

ρ= c(tr - ts)                                                       (1-18)

但是在实际观测中,伪距观测值会受到多种误差的影响。
卫星定时接收机误差主要包括三大类,即与卫星有关的误差、与信号传播路径有关的误差和与接收机有关的误差,下面分别介绍:
(1)与卫星有关的误差:主要包括卫星星钟误差、卫星星历误差以及相对论效应等,这些误差主要是系统性误差。其中卫星星钟误差主要是钟差、钟速和频漂等,相对论效应误差是指由于卫星钟和接收机钟所处状态不同而引起两台钟之间出现的相对钟差现象,其也以卫星星钟误差的形式出现。
(2)与信号传播路径有关的误差:主要包括由电离层和对流层折射引起的电离层时延误差、对流层时延误差,同时还有信号到达地面时因反射而形成的多径误差等。

(3)与接收机有关的误差:主要包括接收机的时钟误差、接收机位置误差、接收机天线相位中心误差、各通道间的信号时延误差和接收机观测噪声等。
除此之外,还有其他误差也应考虑,如地球自转误差、地球潮汐误差等,这些误差通常是一些系统误差,可以通过一定的模型进行消除或削弱。误差处理的常用方法:
(1)卫星钟差影响及改正方法。
卫星钟差是卫星时间与系统时间的偏差。尽管卫星上都装置有高精度的原子钟,如铯钟或铷钟,从而保持卫星时钟的高精度,但是它们与系统时间仍有偏差、漂移,而且这些偏差和漂移随着时间的改变而变化。一般这种偏差和漂移的总量在1ms以内,但有时会更大,由此产生的等效距离误差可达300km。对于这莫大的系统误差,必须进行精确的改正。
在时刻t,卫星钟差可用式(1-19)表示:
Δt = a0 + a1(t - t0) + a2(t - t0)^2                  (1-19) 
式中:a0为t0时刻的钟差;a1为t0时刻的钟速;a2为t0时刻的频率漂移率。a0、a1、a2数值由地面控制系统依据前一段时间的跟踪资料计算得到,并编入卫星导航电文播发给用户。然后用户可以通过计算得到卫星钟差修正值。对卫星钟差进行修正后,卫星钟与系统时间的偏差可保持在20ms以内。
(2)卫星星历误差影响及改正方法。
卫星星历误差指由广播星历参数或其他轨道信息所给出的卫星在空间的位置及运动速度与卫星的实际位置及运动速度之差。卫星位置一般是由分布在不同地区的几个监测站跟踪同一个卫星,然后根据测得的距离来确定的。一般主控站将监测站长期测量的数据经过最佳滤波处理后形成星历信息注入到卫星钟,然后通过导航电文播发给用户。但是由于卫星在空间除受地球引力外,还受到月引力、太阳引力和大气阻力等多种摄动力的影响,地面监测站又难以准确的测定这些摄动力的影响,所以使得测定的卫星轨道存在误差。同时监测站的数量及空间分布、轨道参数和所选轨道模型等都会影响星历精确度,从而带来星历误差。
对于星历误差,可以采用同步观测求差法,利用已知位置基准点的测量,同时观测同一个卫星,并对星历误差进行估计,然后作相应补偿来修正。当然还可以采用ICS提供的精密星历。
(3)电离层延迟影响及修正方法。
电离层是高度位于50~1000km之间的大气层,由于太阳的强烈辐射,电离层中的部分气体分子被电离而形成大量的自由电子和正离子。电磁波信号(如GNSS卫星所发射的信号)在穿过电离层时,其传播速度和传播路径会发生变化,变化程度主要取决于电离层中的电子密度和信号频率。从而使得用信号的传播时间\(Δt')乘上真空中的光速c后所得到的距离ρ不等于从信号源至接收机的几何距离ρ,而是得到含有时延误差的伪距。对于GNSS信号来讲,这种差异在天顶方向可达十几米,在高度角为5°时可超过50m,因此必须仔细地加以改正。
目前对于电离层延迟影响通常采用电离层模型和经验公式进行改正,典型的电离层改正模型为Klobuchar模型,条件允许的情况下,可以采用双频观测来修正电离层延迟影响。
(4)对流层延迟修正方法。
对流层是指从地面向上约40km范围内的大气底层。由于离地面很近,因此大气密度比电离层中的密度大得多,而且大气的状态也随着地面气候的变化而变化。对流层延迟是指电磁波通过对流层时所产生的信号延迟。在天顶方向的对流层附加时延约为2.3m(7ns),而仰角为10°时,附加时延将增大约13m(40ns)。研究发现,对流层的大气折射可分为干气部分和湿气部分,干气部分与大气压及绝对温度有关系,而湿气部分则与水汽压和绝对温度有关,所以导致对流层时延改正很复杂。目前,对于对流层延迟影响也是采用模型法进行改正,典型的对流层模型有Hopfield模型、Saastamoinen模型和EGNOS模型等。
(5)接收机钟差误差影响及修正方法。
一般定时接收机均采用高精度的石英晶体振荡器作为自身频标,其日频率稳定度约为1×10^-10。由于接收机晶体振荡器稳定度、准确度不好,受老化影响频率漂移也较大,所以导致接收机的时钟和系统时间之间存在偏差,接收机的钟差误差指的是接收机钟差测量值和真实值之间的偏差。
接收机钟差误差主要有两方面来源:
1)接收机初始同步误差,一般GNSS授时接收机在观测初始会和卫星进行时间同步,但这种同步并不严格,可造成不大于20ms的误差;
2)接收机时钟的频率漂移,主要取决于钟的质量,和环境也有关系。
对于多星授时,可以将钟差看作一个独立的未知数和接收机坐标一起求解;对于单星授时,可以利用钟差预测模型有效预测由于接收机时钟频率漂移引起的时间偏差。目前对钟差模型的研究有很多,一种典型的多项式模型如下:
式中:Δt为当前tc时刻接收机钟差;a0为参考时间tc0时刻的接收机钟差;a1为参考时间tc0时刻接收机钟频率漂移;a2为参考时间tc0时刻接收机钟频率漂移率;int_tc0^tc f(t) dt表示由于频率的随机误差而引起的随机钟差,只能通过钟的稳定度获知其统计特性,无法知道其具体数值;(t1, t2)表示此模型的有效拟合区间,区间范围主要取决于钟的稳定性。
在高精度定时中,为了减小接收机钟差造成的误差,可以用小铯钟代替石英钟作为接收机频率标准;也可以给接收机外接高精度频率标准,如铷原子钟、铯原子钟或氢原子钟。
(6)接收机通道时延误差标定方法。
接收机时延标定是指测量接收机的绝对时延,绝对时延指从接收机天线接收信号到接收机输出的1PPS秒信号之间的延迟量,扣除天线与射频电缆的时延之后,得到的接收机通道绝对时延。
1)通道时延绝对标定方法。
利用卫星信号模拟器模拟GNSS卫星发射的射频信号和相应的时间信号(1PPS)标定,如图1-43所示。接收机天线接收模拟器输出射频信号,经接收机搜索、捕获、跟踪、相关解调、导航解算和定时解算处理输出1PPS信号。用时间间隔计数器测量信号模拟器输出的1PPS信号与接收机输出的1PPS信号之间的时差,这个时差就是接收机的绝对时延。

 2)通道时延相对标定法。
通道绝对时延标定也可采用相对法校准,如图1-44所示,信号经天线后通过功分器送给两台定时接收机(采用零基线测试),天线坐标精确测定,两台接收机采用同一个参考时钟,其中一台接收机的通道绝对时延预先经过校准,作为另一台接收机通道绝对时延的参考标准,用计数器测出天线电缆和参考电缆的

时延值,并将这些时延值输入到相应的接收机中进行观测,然后利用两接收机的观测数据进行比对计算。由于两接收机采用同一个参考时钟,且采用零基线测
试,卫星轨道误差、电离层和对流层大气折射延迟都被消除,影响相对校准的因素主要是设备观测噪声。

 

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