导航卫星与用户之间的距离测量是通过时差测量来具体实现的, 因此, 高精度时间比对是实现卫星导航系统卫星与地面站时间同步的基础, 可以说, 没有高精度的时间比对就不可能实现高精度的导航定位. 最近一项研究探讨了一种称为卫星双向共视法的高精度站间时间比对方法.

研究相关的论文题为：“卫星双向共视时间比对方法及试验分析”, 为近期出版的2015年第8期《中国科学: 物理学 力学 天文学》英文版文章, 由北京卫星导航中心刘利、唐桂芬等人撰写. 研究者综合利用星地双向时间比对和卫星共视时间比对两种技术特点, 经过星地双向求差和卫星共视求差两次差分, 有效实现了远程异地地面站之间的高精度时间比对.

卫星双向共视时间比对方法的基本原理是：当卫星处于两个地面站可视范围时, 由两个地面站分别向卫星发射测距信号, 这两个测距信号被卫星上的两个独立通道A/B分别接收, 从而测得两个上行伪距观测量; 同时, 两个地面站分别接收卫星发射的下行信号, 从而测得两个下行伪距观测量; 然后, 两站分别进行星地双向求差, 得到卫星与两站的星地钟差; 在保证卫星A/B两个通道一致性基础上, 两个星地钟差再共视求差, 从而最终获得两个地面站之间的站间钟差.

该方法不仅利用了星地无线电双向法的优点, 消除了卫星轨道误差、卫星钟误差、地面站址误差、对流层延迟误差等公共误差, 削弱了具有频率相关特性的电离层延迟误差; 而且利用了共视法的优点, 经两站之间进一步求差, 二次削弱了具有空间强相关特性的电离层延迟误差, 同时基本消除了卫星上下行天线相位中心不一致误差.

该项研究详细推导了新方法在地心地固系中的实用计算模型, 并利用北斗实测数据进行了试验分析. 试验结果表明：卫星双通道伪距接收的精度和稳定性能够优于0.1ns, 基于此实现的卫星双向共视时间比对精度优于0.2ns, 验证了理论方法和模型的正确性. 与卫星双向时间传递的进一步比较结果表明, 该方法结果与卫星双向时间传递精度相一致.

该项研究充分利用北斗导航卫星的双通道接收特性, 在实现卫星与地面站高精度星地时间比对的同时完成地面站之间的高精度时间比对, 从而为卫星导航系统远程异地地面站之间的精确时间同步提供了一种新的技术手段, 对我国北斗卫星导航系统的实际应用具有重要参考价值.

该项研究得到了国家自然科学基金项目(No.41174027))和国家高技术研究发展计划(863)项目(No.2013AA122402)资助.

更多详情请阅原文：

LIULi, TANG GuiFen, HAN ChunHao, SHI Xin, GUO Rui, ZHU LingFeng, The method and experiment analysis of two-way common-view satellite time transfer for compass system. Sci China-Phys Mech Astron, 2015, Vol.58, No.8: 089502

http://phys.scichina.com:8083/sciGe/EN/abstract/abstract509833.shtml

订阅《中国科学: 物理学 力学 天文学》微信公众号，手机同步关注最新热点文章、新闻、科技资讯, 请添加微信号SCPMA2014或扫描下方图片关注.