2. 中国科学院国家授时中心, 西安 710600;
3. 中国科学院大学, 北京 100039;
4. 中国科学院精密导航定位与定时重点实验室, 西安 710600
2. National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences(NTSC), Xi'an 710600, China;
3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China;
4. Key Laboratory of Precision Navigation and Timing Technology, Chinese Academy of Sciences, Xi'an, 710600, Chinat
全球卫星导航系统(GNSS)主要为各类用户提供定位、测速和授时服务。授时是GNSS系统的3大基本服务功能之一,它通过GNSS授时接收机接收导航卫星信号并处理后获得,其可输出10 MHz标准频率信号和1 PPS秒脉冲信号。对于输出的秒脉冲信号而言,通常有两种选项,一种是相对GNSS系统时间,如相对于GPST、BDT、GLONASST和GST;另一种是相对于协调世界时(UTC),其在相对GNSS系统时间的基础上,利用导航卫星广播的协调世界时偏差(UTCO)参数和闰秒信息计算后得到[1]。由此可知,GNSS授时接收机输出的协调世界时秒脉冲信号误差,不仅与常规的星历误差、传输误差和用户段误差相关,还与计算得到的协调世界时偏差误差(UTCOE)相关[2]。
国内外对GNSS定位性能评估研究较多,但是对授时误差评估方法研究较少[3-6],尤其是协调世界时UTC的GNSS授时误差以及广播协调世界时偏差误差(UTCOE)评估方法研究则更少。2016年1月25日—2016年1月26日,由于剔除退役卫星造成软件故障,GPS系统15颗卫星广播的UTCO参数出现异常,致使GNSS授时接收机计算得到的UTCO值约为-13.0 μs,持续时间近14 h,严重影响了部分用户对UTC时间的获取[7]。该故障的发生,促使各方更加关注协调世界时偏差误差的监测和评估。国际全球卫星导航系统委员会(ICG)成立监测评估任务组,与国际GNSS服务(IGS)联合开展研究,将UTCOE作为卫星导航服务性能重点评估的5个参数之一。其他4个参数包括广播星历误差、卫星钟差、空间信号测距误差(SISRE)和PDOP值。
UTCOE定义为广播的协调世界时偏差(预报值)与其测量值的偏差,也即协调世界时偏差的准确度,它是影响GNSS用户获得UTC的主要误差源之一。各卫星导航系统供应商都以官方文件的形式公布了UTCOE的性能标准。GPS系统承诺,对于任意健康的单频L1 C/A码信号,在GPS系统正常运行期间的任何数据龄期内(AOD),全球平均UTCOE≤40 ns(95%)[8]。Galileo系统承诺,在Galileo系统正常运行期间,对于任意公开服务的空间信号、在任意用户位置、在所有的数据龄期(AOD)内,UTCOE≤30 ns(95%)[9]。北斗系统则承诺,对于任意北斗卫星(GEO、IGSO、MEO),公开服务健康空间信号B1I、B3I、B1C、B2a,UTCOE精度指标≤20 ns(RMS)[10]。GPS、Galileo和GLONASS利用协调世界时偏差预报值与其测量值的偏差均计算了各自的UTCOE,并通过不同载体提供给用户。本文提出了一种基于中科院国家授时中心保持的UTC(NTSC)时间基准和国际权度局(BIPM)快速T公报(UTCr)提供的UTCr-UTC(k)偏差数据相结合,评估GNSS广播的UTCO准确度的方法。该方法可同时获得GPS、GLONASS、Galileo和北斗系统的UTCOE结果,适用于第3方对卫星导航系统供应商提供的协调世界时偏差的准确度进行评估,进而验证各个系统广播的UTCO是否满足其性能承诺。
1 协调世界时偏差误差(UTCOE)评估方法 1.1 时间溯源及UTCOE定义内涵对一般授时用户而言,经常涉及的时间主要包括:UTC、UTCr、UTC(k)和卫星导航系统时间。协调世界时(UTC)是目前国际法定的标准时间尺度,它由国际权度局(BIPM)保持。UTC是在统一的国际原子时TAI的基础上产生的纸面时间尺度[11]。为了与地球不规则自转保持一致,根据国际地球自转服务组织(IERS)对地球自转的天文观测数据,对UTC实施闰秒调整(正1 s或负1 s)[12]。全球80多个守时实验室的500多台原子钟为UTC的计算提供数据。根据每个守时实验室的原子钟数量以及性能来确定其在UTC计算时权重的大小,权重值反映了该实验室对UTC的贡献大小[13]。这些守时实验室所保持的协调世界时UTC(k)是UTC的本地物理实现,k表示实验室名称。例如,中国科学院国家授时中心(NTSC)保持的协调世界时称为UTC(NTSC),美国海军天文台(USNO)保持的协调世界时称为UTC(USNO),俄罗斯时间与空间计量研究院(SU)保持的协调世界时称为UTC(SU),德国物理技术研究院(PTB)保持的协调世界时称为UTC(PTB)。BIPM通过T公报的方式每月发布UTC(k)相对于UTC的溯源偏差,每5 d一组结果[14]。图 1显示了2015年7月—2019年5月BIPM T公报发布的UTC-UTC(k)的偏差。从图 1可以看出,2015年7月—2019年5月,NTSC、USNO、SU和PTB保持的协调世界时与UTC偏差均保持在±10 ns之内。其中,UTC(USNO)与UTC的偏差控制在±4 ns;2018年以后,UTC(NTSC)与UTC的偏差也控制在±4 ns以内。
|
| 图 1 BIPM T公报公布的UTC-UTC(k) Fig. 1 UTC-UTC(k) time offset from BIPM circular T |
BIPM从2013年7月开始推出快速UTC,即UTCr,每周发布每天一组的结果。UTCr是UTC的贡献数据源,相对于UTC,它实际上提高了发播的实效性和采样间隔,但是不确定度略微偏大[15-16]。
GNSS系统采用统一的时间尺度进行设备之间的时间同步,实现高精度的定位、导航和授时,每一个GNSS系统都拥有独立稳定的系统时间,如GPST、BDT、GLONASST和GST等[17-18]。卫星导航系统时间通常由地面段的时间系统产生和保持。时间溯源是时间系统的重要组成部分,GNSS系统时间溯源以UTC(k)为基准进行频率驾驭,进而达到系统时间溯源的目的,如美国GPS系统时间溯源至UTC(USNO),俄罗斯GLONASS系统时间溯源至UTC(SU)。同时,UTC(USNO)、UTC(SU)与UTC溯源偏差可以通过公报获得,所以GPST、GLONASST的长期频率准确度和稳定度就得到保障。
从GPS、GLONASS用户接口控制文件可知,GPS导航电文广播的UTCO实际上是GPST与UTC(USNO)的偏差,GLONASS导航电文广播的UTCO实际上是GLONASST与UTC(SU)的偏差[19-20]。这样,GPS用户获得的UTC时间实际上是相对于UTC(USNO)的,考虑到其包含预报误差且与UTC存在溯源偏差,可记为UTC(USNO)GPS,同样,GLONASS用户获得的UTC时间实际上是相对于UTC(SU)的,考虑到其包含钟偏误差且与UTC存在溯源偏差,可记为UTC(SU)GLONASS。按照UTCOE定义,对于GPS和GLONASS而言,其UTCOE仅包含UTCO的预报误差,不包含UTC(USNO)、UTC(SU)与UTC的溯源偏差。
Galileo系统时间(GST)由精密时间设施(PTF)产生。与GPS、GLONASS溯源方式不同,GST向UTC溯源(模1 s),溯源任务由时间服务商(TSP)执行。与TSP有合约的欧洲6个UTC(k)时间实验室参与了溯源[21-22]。TSP根据6个UTC(k)实验室的钟差数据生成统一的UTC(k)时间,与BIPM交换数据,向PTF提供GST,向UTC的频率驾驭改正量,使GST和UTC对齐,完成向UTC的溯源。同时,TSP生成UTC-GST协调世界时偏差数据,并通过Galileo卫星广播协调世界时偏差模型参数[23-24]。由此可知,Galileo用户获得的时间名义上是参考UTC的,其广播的UTCO误差主要来源于预报误差,广播的UTC可记为UTCGalileo。北斗卫星导航系统接口控制文件规定,北斗时(BDT)通过UTC(NTSC)与UTC建立联系,其广播的UTCO为BDT-UTC[25-27]。因此,北斗系统用户获得的时间名义上也是参考UTC的,其广播的UTCO的误差主要来源于预报误差,广播的UTC可记为UTCBDS。
1.2 基于UTC(NTSC)和BIPM时间公报的UTCOE评估方法根据上述UTCOE的定义,UTCOE的评估可分3个步骤:①获取UTCO的广播值。采用GNSS接收机接收协调世界时偏差参数,根据GNSS系统接口控制文件中规定的UTCO计算方法可得到协调世界时偏差。通常情况下,协调世界时偏差每天的波动非常小,对协调世界时偏差进行平滑,获得每天的协调世界时偏差。②获取UTCO的测量值。理论上,将GNSS供应商公布的本系统UTCO测量值作为真值进行该系统的UTCOE评估是最直接且简单的方法。但是,这些UTCO测量结果获取渠道不畅,且不利于开展第三方评估。因此,只能采用间接的方式获取每天的UTCO监测值(记为UTCO_R)。③将每天的UTCO广播值(记为UTCO_B)与UTCO_R作差,得到每天的协调世界时偏差误差UTCOE,计算公式如下
(1)
式中,τUTCO_B,i表示第i天的UTCO_B;τUTCO_R,i表示第i天的UTCO_R;ΔτUTCO,i表示第i天的UTCOE。对ΔτUTCO,i时间误差序列进行月和年统计,取95%分位点的偏差即可得到对应UTCOE统计结果。对北斗系统而言,可以对时间误差序列ΔτUTCO,i进行月和年的RMS统计,计算公式如下
(2)
式中,n表示取样天数,i=1, 2, …, n。根据以上的评估步骤,UTCOE评估的关键技术在于UTCO测量值(参考值),即UTCO_R的获取。
本文采用基于UTC(NTSC)和BIPM时间公报的UTCOE评估方法,原理如图 2所示。
|
| 图 2 GNSS广播的UTCOE评估原理 Fig. 2 UTCOE assessment of GNSS broadcast |
(1) 利用以UTC(NTSC)为参考的GNSS系统时间偏差监测系统获得UTC(NTSC)相对于各GNSS系统时间的偏差,即UTC(NTSC)-BDT、UTC(NTSC)-GPST以及UTC(NTSC)-GLONASST。对这3种偏差数据进行每天平滑以消除噪声,获取每天的偏差值。
GNSS系统时间偏差监测系统从2013年8月开始运行(由于Galileo当时尚处于建设初期,未对其进行偏差监测),其监测原理如图 3所示。核心监测设备是GNSS授时接收机和高精度时间间隔计数器,分别将UTC(NTSC)的10 MHz频率参考信号和1 PPS时间参考信号连接至授时接收机和时间间隔计数器,采用接收GNSS空间信号的方式分别获得UTC(NTSC)与广播GPST、GLONASST、BDT的时间偏差(秒内偏差)。在系统运行之前,为确保偏差结果的准确性,还应进行时延的绝对校准,包括天线时延、天线电缆时延、GNSS授时接收机时延以及参考时延等。其中GNSS授时接收机时延的绝对校准方法采用了GNSS信号模拟器以及高速示波器,校准项包括从接收机RF输入口到授时信号输出口的时延、内部系统偏差以及由GLONASS频分多址信号(FDMA)引起的频间偏差。天线时延的绝对校准使用了矢量网络分析仪,在微波暗室中进行[28-30]。
|
| 图 3 基于UTC(NTSC)进行GNSS系统时间监测的原理 Fig. 3 GNSS time offset monitoring taking UTC(NTSC) as reference |
利用BIPM快速T公报中的UTC(NTSC)、UTC(USNO)、UTC(SU)相对于UTCr的偏差数据,与监测得到的UTC(NTSC)相对于各GNSS系统时间的偏差相互间组合,可获得每天的UTCO_R,包括BDT-UTCr_R、GPST-UTC(USNO)_R、UTC(SU)-GLONASST_R,如图 2所示。组合公式如下
(3)
(4)
(5)
(2) GNSS系统时间偏差监测系统中的GNSS授时接收机同时接收BDS-2、GPS和GLONASS导航信号广播的UTCO参数,并且每天计算1个UTCO_B值,包括BDT-UTC_B、GPST-UTC(USNO)_B以及UTC(SU)-GLONASST_B。
(3) 根据式(1)将每天的UTCO_B与UTCO_R对应作差,得到UTCOE时间序列。分别对BDS、GPS、GLONASS系统的UTCOE钟差序列进行月和年95%分位点统计计算,或者按照式(2)进行均方根RMS的计算,输出各GNSS系统对应的UTCOE评估结果。
1.3 UTCOE评估方法的不确定度预算UTCOE评估采用了间接的评估方法,评估的参考采用了基于UTC(NTSC)的GNSS系统时间偏差的监测值与BIPM时间公报给出的UTCr-UTC(k)偏差值的组合,因此评估的不确定度主要与这两部分值有关,不确定度预算见表 1[31]。
| 系统 | UTCr-UTC(NTSC) | UTCr-UTC(k) | UTC(NTSC)-GNSST | 不确定度合计 |
| BDS | 0.67 | - | 3.2 | 3.27 |
| GPS | 0.67 | 0.2 | 1.4 | 1.55 |
| GLONASS | 0.67 | 0.7 | 5.0 | 5.04 |
| 注: 1. GPS行UTCr-UTC(k)列对应UTCr-UTC(USNO),GLONASS行UTCr-UTC(k)列对应UTCr-UTC(SU)。 2. UTC(NTSC)-GNSST列分别对应UTC(NTSC)-BDT、UTC(NTSC)-GPST以及UTC(NTSC)-GLONASST。 |
||||
由表 1可知,UTCOE评估的不确定度主要来源于UTC(NTSC)-GNSST(即GNSS系统时间偏差的监测部分)。GNSS系统时间偏差监测采用了接收BDS/GPS/GLONASS空间信号的方法,在数据处理时对每天的监测值进行了平滑,因此该部分不确定度因素主要为空间段的轨道和钟差误差。BIPM快速T公报中给出的UTCr-UTC(k)的不确定度相对较小。BDS、GPS、GLONASS 3大系统的UTCOE评估的不确定度预算分别为3.27、1.55以及5.04 ns,能够满足评估要求。
2 评估结果 2.1 UTC(NTSC)相对于各GNSS系统时间的偏差图 4给出了监测得到的UTC(NTSC)相对于各GNSS系统时间的偏差,红色、绿色以及蓝色曲线分别表示相对于UTC(NTSC)的GLONASST偏差、GPST偏差和BDT偏差。从中可以看出,2015年7月—2019年5月,在中科院国家授时中心监测的GPS系统时间偏差波动最小,整个监测时段波动范围为±10 ns。BDT的时间偏差波动范围在±50 ns。GLONASST的时间偏差波动范围在-120~100 ns。2016年8月下旬—2016年9月下旬,GLONASS系统时间偏差从大约-120 ns快速积累,达到100 ns。由此判断,GLONASS地面时间系统以大约8.5e-14的相对频偏进行频率调整,随后进行较为缓慢的反向频率调整,然后其系统时间偏差再次保持在与协调世界时偏差一致的水平。从2018年1月1日—2019年5月31日,监测得到的GLONASST时间偏差波动范围为-15~25 ns,较为稳定。
|
| 图 4 UTC(NTSC)相对于各GNSS系统时间的偏差 Fig. 4 GNSS time offset with respect to UTC(NTSC) including BDS and GPS and GLONASS |
2.2 GNSS广播的协调世界时偏差
除了GLONASS系统是通过导航电文广播GLONASST相对于UTC(SU)的钟偏预报值之外,BDS-2和GPS系统都是在其导航电文中广播协调世界时偏差的预报模型参数,该预报模型参数包括钟偏A0,以及钟速A1(相对频偏)。在BDS-3的B1C和B2a新信号、GPS L5C和L2C民用信号上的导航电文还增加了A2参数(频率漂移)。图 5给出了BDS、GPS以及GLONASS系统广播协调世界时偏差比较图。可以看出,从2015年7月—2019年5月,BDS-2导航电文广播协调世界时偏差BDT-UTC的波动范围在±20 ns,与图 4中监测的UTC(NTSC)-BDT偏差波动范围以及变化趋势均不一致。GPS系统广播的协调世界时偏差GPST-UTC(USNO)波动范围在±6 ns。GLONASS系统的导航电文广播的协调世界时偏差UTC(SU)-GLONASST的波动范围在±100 ns,波动范围较大,但与图 4中监测的UTC(NTSC)-GLONASST偏差相比较,二者的波动范围以及趋势均一致。
|
| 图 5 BDS/GPS/GLONASS导航电文中广播的协调世界时偏差比较 Fig. 5 Comparison of BDS/GPS/GLONASS UTCO broadcast in the their navigation message |
2.3 UTCOE评估方法验证及评估结果分析 2.3.1 UTCOE评估方法验证
采用GPS UTCOE直接评估方法验证本文提出的基于UTC(NTSC)和BIPM时间公报的UTCOE间接评估方法的准确性。将2018年1月1日—2018年12月31日美国海军天文台(USNO)网站上公布的协调世界时偏差监测值(间隔为每天)作为真值,计算得到GPS广播的协调世界时偏差误差序列(直接法),如图 6中蓝色曲线所示。然后再采用本文提出的协调世界时偏差计算方法(间接法),计算相同时间段的GPS广播的协调世界时偏差误差,如图 6中红色曲线所示。对这两个时间误差序列分别进行95%,均方根(RMS)、平均值(AVG)、标准偏差(STD)以及最大值(max)统计比较,见表 2。
|
| 图 6 采用直接法和间接法对GPS UTCOE进行评估比较 Fig. 6 Comparison of the two results of GPS UTCOE evaluation by means of direct method and indirect method |
| 方法 | 95% | RMS | AVG | STD | max | 备注 |
| 直接法 | 2.52 | 1.25 | -0.04 | 1.25 | 4.19 | 采用USNO公布的UTCO测量值 |
| 间接法(本文方法) | 2.02 | 1.04 | 0.00 | 1.04 | 4.34 | 采用[UTC(NTSC)-GPST]监测值+T公报获得UTCO |
由图 6可以看出,采用直接法和间接法计算的2018年GPS协调世界时偏差误差均在±5 ns范围之内,二者一致性非常高。从表 2可以看出,两种方法计算的2018年95% GPS UTCOE分别为2.52 ns和2.02 ns,RMS分别为1.25 ns和1.04 ns,AVG分别为-0.04 ns和0.00 ns, STD分别为1.25 ns和1.04 ns, max分别为4.19和4.34 ns。本文提出的UTCOE评估方法给出的评估结果与直接法获得的评估结果一致性非常好。说明本文提出的UTCOE评估方法是准确可行的,可以采用该方法对BDS、GPS、GLONASS系统的UTCOE进行评估。
2.3.2 BDS协调世界时偏差误差长期分析图 7给出了从2015年7月1日—2019年5月31日BDS导航电文广播的协调世界时偏差BDT-UTC曲线,以及按照文中所描述的方法获取的参考值曲线的比较图。从图 7可以看出,BDS广播的协调世界时偏差BDT-UTC_B与参考值BDT-UTC_R波动范围以及变化趋势均不一致,说明BDS广播的协调世界时偏差存在较大误差。
|
| 图 7 2015年7月—2019年5月BDS UTCO广播值与参考值比较 Fig. 7 Comparison of BDS broadcast UTCO with UTCO reference from July 2015 to May 2019 |
图 8显示了BDS的UTCOE评估结果,图中的点表示每天一个UTCOE计算值。在2015年7月1日—2019年5月31日时间段内,BDS UTCOE的统计结果分别为:44.57 ns(95%)、20.48 ns(RMS)、-6.30 ns(AVG)、19.50 ns(STD)、79.27 ns(max)。
|
| 图 8 2015年7月—2019年5月BDS UTCOE评估结果 Fig. 8 Results of BDS UTCOE evaluation from July 2015 to May 2019 |
2.3.3 BDS/GPS/GLONASS系统的UTCOE评估结果比较
图 9、图 10和图 11分别给出了2018年1月1日—2019年5月31日时间段内每天1组的BDS、GPS和GLONASS系统的UTCOE。
|
| 图 9 2018年1月—2019年5月BDS的UTCOE评估结果 Fig. 9 The results of BDS UTCOE evaluation from January 2018 to May 2019 |
|
| 图 10 2018年1月—2019年5月GPS的UTCOE评估结果 Fig. 10 The results of GPS UTCOE evaluation from January 2018 to May 2019 |
|
| 图 11 2018年1月—2019年5月GLONASS的UTCOE评估结果 Fig. 11 The results of GLONASS UTCOE evaluation from January 2018 to May 2019 |
根据国际上约定的UTCOE每年评估周期,表 3给出了BDS、GPS、GLONASS系统的2018年全年UTCOE评估结果,同时给出了2019年1月—2019年5月的评估结果,评估结果包括95%分位值、均方根误差(RMS)、平均值(AVG)、标准偏差(STD)以及最大值(max)。结果表明,2018年BDS、GPS、GLONASS 95%的UTCOE分别为35.47、2.08和8.64 ns,2019年1月—2019年5月BDS、GPS、GLONASS 95%的UTCOE分别为25.65、2.75和14.49 ns。BDS的UTCOE评估结果,2018年RMS为17.33 ns,2019年为15.49 ns,且都存在较大的均值。
| 指标 | 2018年1月—12月 | 2019年1月—5月 | |||||
| BDS | GPS | GLONASS | BDS | GPS | GLONASS | ||
| 95% | 35.47 | 2.08 | 8.64 | 25.65 | 2.75 | 20.67 | |
| RMS | 17.33 | 1.04 | 4.23 | 15.49 | 1.32 | 10.43 | |
| AVG | -13.33 | 0.00 | -3.21 | 14.13 | -0.39 | -8.46 | |
| STD | 11.21 | 1.04 | 2.75 | 6.36 | 1.26 | 6.11 | |
| max | 13.31 | 4.34 | 9.85 | 31.56 | 5.02 | -1.07 | |
虽然BDS UTCOE评估结果满足服务性能规范中UTCOE≤20 ns(RMS)的要求,但与GPS、GLONASS相比,仍有较大差距。这是由于BDT的物理信号驾驭到本地物理参考,再通过本地物理参考与UTC(NTSC)的比对链路,以及UTC(NTSC)与UTC的国际比对链路,使BDT与UTC建立联系,实现间接溯源。BDT与UTC的偏差范围BDT-UTC < 50 ns。然而,BDS广播协调世界时偏差UTCO < 20 ns(如图 5所示),并没有与实际的BDT和UTC之间的溯源关系保持一致,如图 4所示。这就导致了BDS广播协调世界时偏差误差(BDS UTCOE)偏大且呈周期性变化。
3 结论卫星导航系统不仅为广大用户提供高精度定位导航服务,还提供高精度授时服务,特别是协调世界时服务,其提供的协调世界时偏差误差近年来成为各方关注的焦点。本文研究了UTCOE定义的内涵,提出了基于UTC(NTSC)和国际权度局时间公报的UTCOE评估方法,利用搭建的GNSS系统时间偏差监测系统,评估了BDS、GPS、GLONASS的UTCOE。
(1) UTCOE定义为广播的协调世界时偏差(预报值)与其测量值偏差的统计值,其结果是用户获得UTC时间的主要误差源,这一误差不包含卫星导航系统的星历误差、传播延迟误差和用户段误差。对GPS、GLONASS而言,用户获得的广播UTC时间实际上是UTC在本国的实现(UTC(k)),分别为UTC(USNO)和UTC(SU)。对BDS、Galileo而言,其广播的协调世界时偏差是相对UTC的,用户可以直接获得协调世界时UTC。导航系统广播的UTCO是根据主控站监测的UTCO的历史数据预报产生的。UTCO预报的准确程度依赖于UTCO监测值的稳定度。因此,在不考虑导航系统本身播发UTCO异常的前提下,UTCOE性能的优劣取决于系统时间是否向更高性能的UTC或UTC(k)溯源,溯源的实质是根据钟差比对结果进行钟的驾驭。钟驾驭的程度直接影响系统时间的准确度以及稳定度。时间溯源系统是GNSS系统时间产生所不可或缺的重要组成部分之一。
(2) 2018年全年、2019年1月—2019年5月的BDS、GPS和GLONASS系统的UTCOE评估结果表明,两个评估时段内,BDS系统UTCOE的RMS分别为17.33、15.49 ns,95%统计值分别为35.47、25.65 ns;GPS系统的95% UTCOE分别为2.08、2.75 ns;GLONASS系统的95% UTCOE分别为8.64、20.67 ns。BDS、GPS和GLONASS的UTCOE都符合性能承诺,但GPS远优于系统承诺,GLONASS次之,BDS的UTCOE结果临界,且呈现出明显的系统误差特性,具有较大的提升空间。
| [1] |
LEWANDOWSKI W, ARIAS E F. GNSS times and UTC[J]. Metrologia, 2011, 48(4): S219-S224. |
| [2] |
杨金梁, 卢勇, 柴军兵. GNSS授时原理及其精度分析[J]. 物探装备, 2018, 28(2): 87-90. YANG Jinliang, LU Yong, CHAI Junbing. GPS timing and timing accuracy analysis[J]. Equipment for Geophysical Prospecting, 2018, 28(2): 87-90. DOI:10.3969/j.issn.1671-0657.2018.02.005 |
| [3] |
杨元喜, 李金龙, 王爱兵, 等. 北斗区域卫星导航系统基本导航定位性能初步评估[J]. 中国科学:地球科学, 2014, 44(1): 72-81. YANG Yuanxi, LI Jinlong, WANG Aibing, et al. Preliminary assessment of the navigation and positioning performance of BeiDou regional navigation satellite system[J]. Science China Earth Sciences, 2014, 44(1): 72-81. |
| [4] |
王天.北斗卫星导航系统授时性能评估研究[D].西安: 长安大学, 2014. WANG Tian. Study on the timing performance evaluation of BeiDou satellite navigation system[D]. Xi'an: Chang'an University, 2014. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10710-1014070902.htm |
| [5] |
SKEIVALAS J, PARŠELIŪNAS E, PUTRIMAS R, et al. An influence of the correlation due tracking the same satellite on the accuracy of the GPS time dissemination[J]. Measurement, 2018, 121(6): 62-65. |
| [6] |
DANA P H. Global positioning system (GPS) time dissemination for real-time applications[J]. Real-Time Systems, 1997, 12(1): 9-40. |
| [7] |
KOVACH K, MENDICKI P J, POWERS E D, et al. GPS receiver impact from the UTC offset (UTCO) anomaly of 25-26 January 2016[C]//Proceedings of the 29th International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation. Portland, OR: ION, 2016: 2887-2895.
|
| [8] |
Department of Defense, United States of America. Global positioning system standard positioning service performance standard[S]. 4th ed. Washington, DC: Department of Defense, United States of America, 2008.
|
| [9] |
European Global Navigation Satellite System Agency, Galileo-OS-SDD_v1.1[R/OL]. (2019-05-11)[2019-06-28]. www.gsc-europa.eu/sites/default/files/sites/all/files/Galileo-OS-SDD_v1.1.pdf.
|
| [10] |
中国卫星导航系统管理办公室.北斗卫星导航系统公开服务性能规范(2.0)[S].北京: 中国卫星导航系统管理办公室, 2018. China Satellite Navigation Office. BeiDou navigation satellite system open service performance standard (version 2.0) (BDS-OS-PS-2.0)[S]. Beijing: China Satellite Navigation Office, 2018. |
| [11] |
PANFILO G, HARMEGNIES A, TISSERAND L. A new prediction algorithm for the generation of international atomic time[J]. Metrologia, 2012, 49(1): 49-56. |
| [12] |
International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS). Bulletin C 59[EB/OL]. (2020-01-07)[2020-01-22]. https://hpiers.obspm.fr/iers/bul/bulc/bulletinc.dat.
|
| [13] |
PANFILO G, HARMEGNIES A, TISSERAND L. A new weighting procedure for UTC[J]. Metrologia, 2014, 51(3): 285-292. |
| [14] |
BIPM. FTP server of the BIPM time department[EB/OL]. (2020-05-15). https://www.bipm.org/en/bipm-services/timescales/time-ftp/Circular-T.html.
|
| [15] |
PETIT G, ARIAS F, HARMEGNIES A, et al. UTCr:a rapid realization of UTC[J]. Metrologia, 2014, 51(1): 33-39. |
| [16] |
PANFILO G, ARIAS F. The coordinated universal time (UTC)[J]. Metrologia, 2019, 56(4): 1-26. |
| [17] |
JIANG Z, LEWANDOWSKI W. Use of GLONASS for UTC time transfer[J]. Metrologia, 2012, 49(1): 57-61. |
| [18] |
赵学军. GNSS系统时间及星载钟研究[J]. 现代导航, 2018, 9(6): 399-404. ZHAO Xuejun. Time system and onboard clock of GNSS[J]. Modern Navigation, 2018, 9(6): 399-404. DOI:10.3969/j.issn.1674-7976.2018.06.002 |
| [19] |
Russian Institute of Space Device Engineering. Navigational radiosignal in bands L1, L2(edition 5.1)[S]. Moscow: Russian Institute of Space Device Engineering, 2008.
|
| [20] |
BOGDANOV P P, DRUZHIN A V, TIULIAKOV A E, et al. GLONASS time and UTC(SU)[C]//Proceedings of General Assembly & Scientific Symposium. New York: IEEE, 2014.
|
| [21] |
PIESTER D, ACHKAR J, BECKER J, et al. Calibration of six European TWSTFT earth stations using a portable station[C]//Proceedings of the 20th European Frequency and Time Forum. Braunschweig. Berlin: IEEE, 2006: 460-467.
|
| [22] |
GALINDO F J, ESTEBAN H, BAUCH A, et al. European TWSTFT calibration campaign 2014 of UTC(k) laboratories in the frame of Galileo FOC TGVF[C]//Proceedings of 2016 Precise Time and Time Interval Meeting. Monterey: ION, 2016.
|
| [23] |
HLAVÁČ R, LÖSCH M, LUONGO F, et al. Timing infrastructure for Galileo System[C]//Proceedings of the 20th European Frequency and Time Forum. Braunschweig: IEEE, 2006: 391-398.
|
| [24] |
Office for Outer Space Affairs of United Nations. Time scale-Galileo[R/OL]. (2012-10-29)[2019-10-12]. http://www.unoosa.org/pdf/icg/2012/Timescale-GALILEO.pdf.
|
| [25] |
中国卫星导航系统管理办公室.北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件——公开服务信号B1I(3.0版)[S].北京: 中国卫星导航系统管理办公室, 2019. China Satellite Navigation System Management Office. BeiDou navigation satellite system signal in space interface control document-open service signal B1I (version 3.0)[S]. Beijing: China Satellite Navigation System Management Office, 2019. |
| [26] |
郭树人, 蔡洪亮, 孟轶男, 等. 北斗三号导航定位技术体制与服务性能[J]. 测绘学报, 2019, 8(7): 810-821. GUO Shuren, CAI Hongliang, MENG Yinan, et al. BDS-3 RNSS technical characteristics and service performance[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2019, 8(7): 810-821. DOI:10.11947/j.AGCS.2019.20190091 |
| [27] |
HAN Chunhao, YANG Yuanxi, CAI Zhiwu. BeiDou navigation satellite system and its time scales[J]. Metrologia, 2011, 48(4): S213-S218. |
| [28] |
ZHANG Huijun, ZHU Lin, LI Xiaohui, et al. GNSS system time offset monitoring at NTSC[C]//Proceedings of 2014 IEEE International Frequency Control Symposium (FCS). Taipei, Taiwan: IEEE, 2014.
|
| [29] |
ZHANG Huijun, LI Xiaohui, ZHU Lin, et al. Research on GNSS system time offset monitoring and prediction[C]//Proceedings of 2014 China Satellite Navigation Conference (CSNC). Berlin: Springer-Verlag, 2014.
|
| [30] |
ZHANG Huijun, LI Xiaohui, ZHU Feng, et al. Galileo in-orbit satellite clocks performance assessment at NTSC[C]//Proceedings of 2016 IEEE International Frequency Control Symposium (IFCS). New Orleans, LA: IEEE, 2016.
|
| [31] |
LEWANDOWSKI W, MATSAKIS D, PANFILO G, et al. The evaluation of uncertainties in[UTC-UTC(k)][J]. Metrologia, 2006, 43(3): 278-286. |



