地基長波導航/授時系統(tǒng)是國家PNT體系的重要組成部分,是GPS、北斗等星基導航/授時系統(tǒng)在電磁干擾及物理遮擋環(huán)境下的重要備份系統(tǒng),而傳播時延的高精度預測是提高其導航/授時精度的關鍵因素之一。本文在對我國蒲城長波授時臺信號進行長期監(jiān)測的基礎上,分析了長波信號沿地表傳播時的時變特性,研究了傳播時延與溫度之間的相關性,采用最小二乘法構建了長波傳播時延隨溫度變化的時變模型。結果顯示,模型預測結果與實測結果吻合較好,可有效提高時延預測精度。 

【文章來源】：科技通報. 2020,36(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

實驗測量系統(tǒng)

圖3為XUT接收點傳播時延的日變化情況。從圖3中可以看出，1日之內(nèi)傳播時延并不是恒定不變的，其值在夜間較小，日出前后達到最低值，而后逐漸增大，15時左右達到最大值。而引起傳播時延隨時間變化的主要原因有:(1)傳播路徑上大氣折射率隨時間的改變[17,21]。由于對流層中大氣溫度、濕度和壓力等因素隨時間的改變，導致大氣折射率呈現(xiàn)出時變的特點，從而影響電波傳播的特性，且傳播距離越長時，這種影響越明顯。(2)傳播路徑上大地電參數(shù)(主要是大地電導率)隨時間的變化。大地導電特性除與地面介質(zhì)類型(如土壤、沙漠、湖泊、海水等)有關外，還與介質(zhì)的溫度、含水量以及鹽度、礦物質(zhì)等因素有關[19,22-23]，而這些因素與氣象、氣候以及季節(jié)變化等有著密切的關系。盡管我們目前無法對地面的這些因素進行大規(guī)模長期的測量，但其變化與氣象信息中溫度、濕度、降水量等因素的改變有著必然的聯(lián)系。為此，課題組利用中國氣象網(wǎng)收集了接收點附近同期的溫度信息，并與傳播時延進行了比對，結果如圖4所示。由圖可見，傳播時延與溫度之間有著近似線性的關系，溫度升高或降低的同時，傳播時延也會發(fā)生同樣的變化。表1給出了4 d的傳播時延與溫度之間的相關值，其相關性均達到90%以上。

地基長波導航系統(tǒng)通常由1個主臺和2～3個副臺組成臺鏈，基于雙曲線定位原理，通過測量主副臺的時差來實現(xiàn)定位。即在某觀測點測量同一臺鏈不同副臺與主臺的信號到達時間差，并將時間差轉(zhuǎn)換為距離差。而具有相同距離差的點的軌跡是一條雙曲線，多組雙曲線的交點就確定了觀測點的位置(原理如圖1所示)[20]。由圖1可見，長波信號在沿地球表面?zhèn)鞑サ倪^程中，傳播路徑上地形起伏變化、地貌植被變化、地質(zhì)類型變化以及季節(jié)、氣候、天氣等因素的變化均會引起傳播時延發(fā)生復雜的變化，這種變化不僅是空變的，更是時變的，而將時變的時延差轉(zhuǎn)換為距離差的過程中必然產(chǎn)生定位誤差。通常情況下，傳播時延的時變量可達數(shù)百納秒甚至微秒量級[16]，對應的定位誤差就是數(shù)十到數(shù)百米。隨著長波導航系統(tǒng)精度需求的不斷提高，要實現(xiàn)與GPS、北斗等星基導航系統(tǒng)相媲美的精度，需要對傳播時延的時變特性進行系統(tǒng)的研究。而傳播時延時變特性的研究與時變規(guī)律的掌握則需建立在對地基長波導航/授時信號進行長期監(jiān)測與分析的基礎之上。

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]PNT系統(tǒng)體系結構與PNT新技術發(fā)展研究[J]. 劉鈍,甄衛(wèi)民,張風國,歐明.  全球定位系統(tǒng). 2015(02)
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碩士論文
[1]羅蘭C組合導航中地波ASF修正的研究[D]. 陳秀明.中國科學院研究生院（國家授時中心） 2007



本文編號：3540309