1、 方案概述

納秒級(jí)時(shí)頻同步是目前工程應(yīng)用中最高的指標(biāo)，我公司針對(duì)此種需求，對(duì)國(guó)際間時(shí)頻實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行時(shí)頻傳遞的共視技術(shù)，進(jìn)行了工程化的改進(jìn)，使其適應(yīng)于工程化應(yīng)用，目前長(zhǎng)基線（3000km以內(nèi)）的同步精度可以達(dá)到5ns(RMS)，滿足各類(lèi)高精度長(zhǎng)基線工程應(yīng)用場(chǎng)景。

用多臺(tái)GPS/北斗共視設(shè)備可以組成一個(gè)GPS/北斗共視系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一個(gè)中心站和若干分站組成。各分站的GPS/北斗共視設(shè)備為各站點(diǎn)提供同步精度小于5ns的標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)和高精度的時(shí)間頻率信號(hào)。

2、 方案原理

所謂“共視”就是兩個(gè)不同位置的觀測(cè)者，在同一時(shí)刻觀測(cè)同一顆GPS衛(wèi)星。其含義是在一顆GPS衛(wèi)星的視角內(nèi)，地球上任何兩個(gè)地點(diǎn)的鐘可以利用同時(shí)收到的同一顆衛(wèi)星的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行時(shí)間比對(duì)。

假設(shè)GPS接收機(jī)分別置于兩個(gè)已知位置A和B，在同一時(shí)刻觀測(cè)同一顆衛(wèi)星i。于是有：

Δt_iA=(t_i-t_A)=鐘A和衛(wèi)星i的鐘差           ——式(1)

Δt_iB=(t_i-t_B)=鐘B和衛(wèi)星i的鐘差           ——式(2)

兩式做差可得A、B兩站的鐘差：

Δt_iA-Δt_iB=(t_i-t_A)-(t_i-t_B)=t_B-t_A=t_AB       ——式(3)

在實(shí)際的GPS共視對(duì)比中，參與共視的兩站應(yīng)使用相同的方法處理數(shù)據(jù)，同時(shí)，接收時(shí)延也需要精確測(cè)量。GPS共視原理如下圖所示：

圖3-1 GPS共視原理示意圖

根據(jù)圖3-1，對(duì)GPS共視做進(jìn)一步的分析。設(shè)Ａ地點(diǎn)的鐘時(shí)間為t_A，Ｂ地點(diǎn)的鐘時(shí)間為t_B，GPS時(shí)間為t_GPS，d_A和d_B為路徑延遲。Ａ、Ｂ兩地時(shí)差測(cè)量原理如下：

兩地的GPS共視接收機(jī)在同一時(shí)刻接收同一顆GPS衛(wèi)星信號(hào)，接收機(jī)輸出代表GPS時(shí)間的秒脈沖，送至高精度的時(shí)間間隔測(cè)量模塊，與本地鐘輸出的秒脈沖比對(duì)，從而得到A、B兩地的計(jì)數(shù)器值，分別表示為式(4)和式(5)：

Δt_AGPS=t_A-(t_GPS+d_A)                ——式(4)

Δt_BGPS=t_B-(t_GPS+d_B)                ——式(5)

A、B兩地的數(shù)據(jù)通過(guò)通訊網(wǎng)傳到對(duì)方的計(jì)算機(jī)中，d_A和d_B可以通過(guò)衛(wèi)星星歷計(jì)算得到，然后兩個(gè)差值相減可得兩地之間的時(shí)間差，如式(6)所示。

Δt_AGPS-Δt_BGPS  = (t_A-t_GPS-d_A)-(t_B-t_GPS-d_B)

= (t_A-t_B)-(d_A-d_B)           ——式(6)

    可見(jiàn)，共視可去掉GPS星鐘的影響，消除大部分的路徑附加時(shí)

延影響。