gnss载波相位远程时间比对技术研究

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1、密级:硕士学位论文GNSS载波相位远程时间比对技术研究作者姓名：张涛指导教师：高玉平（研究员、中国科学院国家授时中心）学位类别：工学学科专业：通信与信息系统研究所：中国科学院国家授时中心二〇一六年五月ResearchontheMethodofGNSSCarrier-PhaseTimeComparisonByZhangTaoADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofM

2、asterofEngineeringinCommunicationandInformationSystemNationalTimeServiceCenter,ChineseAcademyofSciencesMay,2016致谢致谢大学之道，在明明德，在亲民，在止于至善。三年前，我从华东交通大学步入中国科学院大学、中国科学院国家授时中心，开启了我求学阶段重要一环-研究生学习生涯。在这三年里，有汗水，有笑容，有付出，有收获。在此即将毕业之际，谨向所有在我人生成长的过程中，帮助过我的老师、同学和朋友们表示最诚挚的感谢。感谢我的导师高玉平研究员。从入学之

3、初，高老师就给予了我极大的帮助。在北京集中教学阶段，帮助我规划课程学习计划。研二阶段根据我的知识构架和兴趣爱好结合研究室研究方向，帮助我选题。在此之后，一如既往的指导我完成我的毕业设计，在研究生期间的每一个阶段，都倾注了高老师大量的劳动和心血。除学习之外，高老师在我的生活和工作中也始终给予我关心和支持。借此机会，再次向高老师致以诚挚的谢意。感谢守时方法与理论研究室的赵铭老师、杨廷高老师、刘次沅老师、蔡宏兵老师、李变老师、童明雷老师、尹东山师兄、赵成仕师兄、刘娜师姐、雷雨师兄、高峰师兄、王平利师兄、张鹏飞师兄等科研人员，感谢他们在日常生活和学习中给

4、予我的帮助。特别是张鹏飞师兄，帮助我顺利完成我的毕业课题。感谢他们。由衷地感谢张首刚主任、窦忠书记、郭际主任、王玉林书记、卢晓春副主任、李孝辉副主任等中心领导，为我们构建起良好的科研环境。同样感谢领导们在学习和生活中给予的关心与支持。感谢人教处的李平处长、张正副处长，科技处的刘子懿处长等中心行政人员给予的关心与支持。感谢董绍武研究员、胡永辉研究员、杨旭海研究员、华宇研究员等各研究室的老师们给予的指导与帮助。感谢王惜康师兄、朱张林师兄。感谢2013级的所有的同学们，在这三年的时间里，我们一起学习、一起玩耍、一起度过在国家授时中心的日日夜夜，感谢这三

5、年里有你们的陪伴。感谢身在远方的父母和家人，谢谢他们一直在背后给予我的支持、鼓励与帮助。他们是我生命中最坚强的后盾。最后，感谢参与论文评审及答辩的专家们。作者：张涛2016年5月I摘要摘要随着科学和技术的不断发展，时间和频率的测量精度不断提高，从而进一步推动了基础科学研究和诸多科学实验和工程技术领域的飞速发展。与此同时，高精度时间的广泛应用，对异地时间比对提出了更高的要求。GNSS载波相位时间比对具有精度高、设备简单等特点，是目前远程时间比对研究的热点之一。本文针对国内GNSS载波相位时间比对的实际需求，根据载波相位观测数据特征，研究了载波相位时

6、间比对误差传播特性及改正方法，提出了一种基于载波相位站间单差模型的时间比对方法，并实现了精密单点法和载波相位单差法远程时间比对，最后分别测试了短基线、中长基线及长基线的时间比对链路。实验结果证明：（1）精密单点定位法和载波相位单差法时间比对都能实现亚纳秒级的远程时间比对。（2）载波相位单差法时间比对精度稍高于精密单点定位法，具有实时性好、数据利用率高等特点，能够满足国内高精度远程时间比对需求。（3）精密单点定位法能够实现全球范围内的高精度时间比对，并且其比对精度与比对基线长短相关性不大。论文主要完成了以下工作：介绍了GNSS载波相位远程时间比对的

7、理论基础及原理。文章详细介绍了GNSS时间比对数据处理过程中涉及到的参考系统的转换，参数估计等基础理论。并在此基础上，结合GNSS非差观测模型及站间单差观测模型，给出了精密单点定位法和载波相位单差法时间比对的原理。分析了GNSS测量中的主要误差源。文章将GNSS测量中的误差分为与卫星有关、与传播路径有关、与测站有关及其它误差等四类误差，对误差来源特点进行了详细分析，并结合数学模型给出了处理方法，实现了精确的误差改正。实现了GNSS载波相位时间比对。文章分析了载波相位时间比对的数据处理方法，包括数据预处理，观测数据质量检查，精密单点定位法时间比对数

8、据处理及载波单差法时间比对数据处理等。并编程开发了相关的时间比对软件。通过对短基线、中长基线及长基线的时间比对结果的分析，评估了精密单点