呂大千

1. 國防科技大學電子對抗學院，安徽 合肥 230037； 2. 通信信息控制和安全技術(shù)重點實驗室，浙江 嘉興 314033

高精度時間服務(wù)是國家綜合PNT(positioning，navigation，timing)體系的重要組成部分，在國防軍事、移動通信、天文觀測等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。論文采用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS授時的方式，提出了一種基于精密單點定位(PPP)技術(shù)的時間同步方法。該方法根據(jù)PPP時間傳遞結(jié)果駕馭本地時鐘，使本地時鐘所表示的本地時間與基準時間同步，可以達到亞納秒級的時間同步精度，并且具備全天候、全覆蓋、高精度、低成本等優(yōu)點。論文圍繞PPP時間同步這一核心問題，按照從事后模式到實時模式、從理論研究到工程實現(xiàn)的研究主線，主要內(nèi)容如下：

(1) PPP參數(shù)估計方法改進與誤差補償問題。研究了基于先驗坐標約束的擴展Kalman濾波方法來提升PPP時間傳遞性能；研究了基于整數(shù)相位鐘法的模糊度固定方法，提出了適用于定時計算的模糊度固定與質(zhì)量控制策略，采用假設(shè)檢驗、統(tǒng)計決策、殘差檢驗等多種方法對模糊度固定各個階段進行質(zhì)量控制；研究了針對GLONASS偽距頻間偏差和BDS星端多徑誤差的補償方法。試驗結(jié)果表明，上述參數(shù)估計改進與補償方法均能夠有效提升PPP時間傳遞性能。

(2) 事后條件下的PPP時間傳遞問題。研究了多系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)融合處理中的誤差改正問題，提出一種基于GPS/GLONASS/BDS/Galileo的多模GNSS PPP時間傳遞算法；針對PPP時間傳遞中的日界問題，提出基于鐘差重收斂(clock instantaneous reinitialization)的多模GNSS PPP和整數(shù)相位鐘時間傳遞算法。主要研究結(jié)論為：①基于多模GNSS PPP和整數(shù)相位鐘法的時間傳遞均存在不同程度的日界問題；②鐘差重收斂算法不僅能夠解決時間傳遞的日界問題，而且可以削弱PPP參數(shù)估計過程中的未建模噪聲誤差，進一步提升基于多模GNSS和整數(shù)相位鐘法的PPP時間傳遞性能。

(3) 實時條件下的PPP時間傳遞與監(jiān)測問題。首先介紹了時間監(jiān)測的具體含義；然后以CLK93實時星歷產(chǎn)品為例，比較分析了GPS 、GLONASS、BDS和Galileo的產(chǎn)品質(zhì)量；在現(xiàn)有GPS PPP時間傳遞與監(jiān)測方法基礎(chǔ)上，提出了基于GPS/GLONASS/BDS/Galileo的多模GNSS PPP時間傳遞與監(jiān)測算法、多模GNSS混合相位鐘法的時間傳遞與監(jiān)測算法，研究了多模GNSS混合相位鐘法的相位偏差和偽距偏差改正問題；最后綜合比較上述多種時間傳遞與監(jiān)測算法性能。主要研究結(jié)論為：①現(xiàn)階段，模糊度固定解技術(shù)對時間傳遞與監(jiān)測的性能提升要優(yōu)于多模GNSS觀測值；②多模GNSS觀測值的加入可以增強PPP時間傳遞的可靠性，同時運用多模GNSS觀測值和模糊度固定解技術(shù)進行時間傳遞與監(jiān)測的性能最優(yōu)。

(4) 基于PPP技術(shù)的時間同步問題。針對分布式系統(tǒng)時間同步對高精度和靈活性的雙重需求，提出了一種PPP時間同步方法。分析了PPP時間同步特點和場景要求；解決了分布式高精度時間同步的時間基準選擇問題；設(shè)計了PPP時間同步測試系統(tǒng)的軟件和硬件實現(xiàn)。最后通過硬件系統(tǒng)實驗測試了GPS PPP和多模GNSS PPP時間同步性能。主要研究結(jié)論為：①PPP時間同步方法適用于解決廣域空間內(nèi)稀疏分布式系統(tǒng)的時間同步問題；②在現(xiàn)有眾多實時精密星歷產(chǎn)品中，CLK53和CLK80的產(chǎn)品質(zhì)量和時間基準穩(wěn)定度較好，可以為PPP時間同步提供時間基準支持；③GPS PPP時間同步均方根誤差約為0.41 ns，多模GNSS PPP時間同步性能約為0.33 ns。