1JJF1403—2013全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(時間測量型)校準規(guī)范GB/T19391—2003全球定位系統(tǒng)(GPS)術(shù)語及定義國際時間頻率咨詢委員會(CCTF)關(guān)于GPS時間接收機軟件標準化技術(shù)指南(TechnicalDirectivesforStandardizationofGPSTimeReceiverSoftwGPS和GLONASS時間傳遞標準化，1996(AcontributiontotheStandardizationofGPSandGLONASSTimeCGGTTS第2E版：GNSS時間傳遞擴展標準，2016(CGGTTS-Version2E:an凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。在一定時間間隔內(nèi)時間標準的時間隨機變化程度，隨采樣(平均)時間的不同而不全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的統(tǒng)稱，包括美國的全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystGPS)、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)(GLObalNAvigationSatelliteSystem,GLONASS)、中國的北斗系統(tǒng)(BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS)及歐盟的伽利略系統(tǒng)(EuropeanGlobalNavigationSatellite利用GNSS進行的時間頻率傳遞。傳遞雙方配置GNSS時間頻率傳遞裝置(接收機),同時測量各自參考時間與GNSS系統(tǒng)時間(如GPST、GLONASST、BDT或GST)之差，通過數(shù)據(jù)交互計算得到時間差/頻率差。利用雙方時間頻率傳遞裝置觀測共同衛(wèi)星測量量的方法為共視(Common-View,CV)法，利用雙方GNSS時間頻率傳2遞裝置觀測所有衛(wèi)星測量量的方法為全視(All以偽隨機碼作為測量量的GNSS時間頻率傳遞方法。測量時，根據(jù)GNSS實時廣播星歷或國際GNSS服務組織(IGS)等相關(guān)機構(gòu)提供的精密星歷，對GNSS時間頻率以GNSS載波相位作為測量量的GNSS時間頻率傳遞方法，其關(guān)鍵技術(shù)包括：載產(chǎn)生誤差的建模與補償(通常包含了GNSS碼基時間頻率傳遞不需要考慮的類型，例如，固體潮、海潮、地球自轉(zhuǎn)參數(shù)等);用戶鐘差等參數(shù)的估計等。3.6國際時間頻率咨詢委員會GNSS時間傳遞標準格式CGGTTS,CCTFGroupon國際時間頻率咨詢委員會(ConsultativeCommitteeforTimeandFrequency,CCTF)GNSS時間傳遞標準工作組制定的用于GNSS碼基時間頻率傳遞的標準數(shù)據(jù)格式，主要包含GNSS時間頻率傳遞裝置的單站測量數(shù)據(jù)(本地時間頻率參考與GNSS系統(tǒng)時間之差)、電離層補償值及接收機內(nèi)部延遲、天線電纜延遲和參考延遲等。最新的正弦信號的裝置，包括原子頻率標準、石英晶體頻率標準以及GNSS控制的頻率標頻率傳遞方法主要包括GNSS時間頻率傳遞、衛(wèi)星雙向時間頻率傳遞和光纖時間頻率5.1.1時間偏差：|與UTC(NIM)時間偏差|<200ns。35.2頻率標準5.2.1頻率偏差(一天平均):±(1×10-12～5×10-15)。5.2.2頻率日漂移率：±(1×10~10～1×10-16)/d。5.2.3頻率穩(wěn)定度：6校準條件6.1時間頻率傳遞裝置環(huán)境條件6.1.1溫度：在(23±5)℃內(nèi)任選一點，溫度變化不超過±2℃。6.1.2相對濕度：≤80%。6.1.3電源電壓：220(1±5%)V;電源頻率：50(1±2%)Hz。6.1.4無影響儀器正常工作的電磁干擾和機械振動。6.2測量標準及其他設備6.2.1GNSS時間頻率傳遞裝置具備輸入5MHz/10MHz、1PPS信號和精確站址坐標等功能，若校準時間標準，參考延遲、天線電纜延遲及內(nèi)部延遲須校準，不確定度應優(yōu)于20ns(k=2),可生成CGGTTS(CCTFGrouponGNSSTimeTransferStandards,國際時間頻率咨詢委員會GNSS時間傳遞標準格式)或Rinex(ReceiverIndependentExchangeFormat,與接收機無關(guān)的交換格式)格式數(shù)據(jù)。6.2.2參考頻率標準輸出5MHz/10MHz信號，頻率偏差、頻率漂移率應優(yōu)于被校準頻率標準一個量級，頻率穩(wěn)定度應優(yōu)于被校準頻率標準的1/3。6.2.3參考時間標準輸出5MHz/10MHz、1PPS信號，時間偏差及時間穩(wěn)定度應優(yōu)于被校準時間標準的1/3。7校準項目和校準方法7.1校準項目校準項目如表1所示。4校準項目時間標準時間偏差時間穩(wěn)定度7.2校準方法基于參考時間與頻率標準，利用GNSS時間頻率傳遞方法，包括GNSS碼基時間頻率傳遞和GNSS載波相位時間頻率傳遞方法對時間與頻率標準進行遠程校準。校準原理和儀器連接如圖1所示。R?被校準端和參考端GNSS時間頻率傳遞裝置內(nèi)部時間標準RA和RB分別同步到本地的被校準時間頻率標準LTRA和參考時間頻率標準LRTg(均輸出秒脈沖和頻率信號);如果不能同步，可通過實時測量時間頻率傳遞裝置內(nèi)部時間標準RA和R與本地時間頻率標準LTRA和LTRg的關(guān)系等效實現(xiàn)。同時記錄GNSS觀測數(shù)據(jù)，通過解算，分別得到RA和RB與GNSS系統(tǒng)時間GNSST的差TA和TB,見式(1)～(8)。如RA同步到LTRA,RB同步到LTRg,即5最終，時間頻率標準的比對(傳遞)結(jié)果為或x=LTRA-LTRg=(TA+LA)-(TB+LB)由于GNSS時間頻率傳遞中的GNSS信號屬于廣播模式，各時間頻率傳遞裝置被動接收，所以利用此法可同時擴展實施對多個被校準時間與頻率標準進行校準，如圖2在進行遠程時間頻率校準時，主要使用GNSS碼基時間頻率傳遞生成的CGGTTS(以V2E版本為例，每16min一組數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)或GNSS載波相位時間頻率傳遞經(jīng)后處理得到的載波相位解算數(shù)據(jù)(對包含原始偽距和載波相位觀測量的Rinex數(shù)據(jù)進行解算得到，以300s間隔數(shù)據(jù)為例)。7.2.1時間標準的校準7.2.1.1時間偏差計算t;時刻的時間偏差，其中CGGTTS數(shù)據(jù)的時差是每16min一組，則r?=16min;計算載波相位解算數(shù)據(jù)的時差是每300s一組，則r?=300s。被校準時間標準和參考時間標準之間的時差TA,可以由圖1中所示兩端(A、B)分別接入兩者信號的GNSS時間頻率傳遞裝置測量得到的單站時差TA和TB,根據(jù)式(7)或式(8),利用共視(選取兩站可觀測的共同衛(wèi)星的單站觀測值，按每顆衛(wèi)星的兩站觀測值求差后取平均)或全視(分別對兩站單站所有衛(wèi)星的觀測值先取平均，再對兩站的平均值求差)方法綜合計算得到。7.2.1.2時間穩(wěn)定度以時間標準偏差(TDEV)表示，時間穩(wěn)定度計算如式(9):6Modo,(r)為修正阿倫標準偏差，計算公式見(10):N?——時差測量數(shù)量；可取r=960s,9600s,1d(使用CGGTTS數(shù)據(jù));r=900s,9900s,1d(使用載波相位解算數(shù)據(jù))。7.2.2頻率標準的校準7.2.2.1頻率偏差頻率偏差yAB(r)(在本規(guī)范中取平均時間r=1d),可用兩點時差法和最小二乘線性擬合法兩種方法計算，優(yōu)先使用最小二乘線性擬合法。CGGTTS數(shù)據(jù)，ro=16min;載波相位解算數(shù)據(jù)，r?=300s。在a)最小二乘線性擬合法根據(jù)時刻t;和時差x;之間的線性關(guān)系，利用最小二乘法，頻率偏差yAB(r)估計值如式(11)～(13)所示。b)兩點時差法時間間隔r內(nèi)被校準頻率標準的頻率偏差yAB(r)按式(14)計算。7.2.2.2頻率日漂移率連續(xù)測量N天，可得N個yAB(r)值(r=1d),利用最小二乘法計算，如式(15)～(17)所示。7單位為d。對于原子頻率標準N≥15。單位為d。對于原子頻率標準N≥15。對于石英晶體頻率標準N≥7,7.2.2.3頻率穩(wěn)定度以阿倫標準偏差(ADEV)表示，頻率穩(wěn)定度按式(18)計算。根據(jù)具體情況也可選擇修正阿倫標準偏差(MDEV)或其他表示方式，以MDEV表示，頻率穩(wěn)定度按式(10)計算。8校準結(jié)果表達校準結(jié)果應在校準證書上反映，校準證書應至少包含以下信息：b)實驗室名稱和地址；c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書或報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識；e)客戶的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標識；g)進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時，應說明被校對象的h)對校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識，包括名稱及代號；i)本次校準所用測量標準的溯源性及有效說明；j)校準環(huán)境的描述；k)校準結(jié)果及其測量不確定度的說明；1)對校準規(guī)范的偏離的說明；m)校準證書和校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識；n)校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；o)未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復印證書或報告的聲明。9復校時間間隔復校時間間隔建議為1年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。8原始記錄格式)校準地點校準時間溫濕度校準人員核驗人員校準項目□時間標準1)時間偏差2)時間穩(wěn)定度□頻率標準1)頻率偏差3)頻率穩(wěn)定度A.1時間標準A.1.1時間偏差校準時間偏差：見附圖不確定(k=2):A.1.2時間穩(wěn)定度校準9T時間穩(wěn)定度不確定度(k=2)頻率偏差：見附圖不確定度(k=2):不確定度(k=2):t頻率穩(wěn)定度不確定度(k=2)附錄B校準證書(內(nèi)頁)格式B.1.1時間偏差x(見附圖)不確定度：U=(k=T時間穩(wěn)定度不確定度(k=2)B.2.2頻率日漂移率t頻率穩(wěn)定度不確定度(k=2)校準不確定度評定示例C.1時間偏差校準的不確定度按式(7),時差x測量公式：x=TA-TB式中，TA為被校準端時間頻率傳遞裝置測量時差；T為參考端時間頻率傳遞裝置校準不確定度可計算如下：TA和T不確定度來源相同，具體詳見表C.1,由于TA和TB分別為遠程雙方測量量，測量過程并無相關(guān)性。因子(比對鏈路)B正態(tài)1抖動(比對鏈路)A正態(tài)1電離層和對流層延遲補償影響(比對鏈路)B正態(tài)1電纜轉(zhuǎn)接頭延遲誤差影響(被校準端)B正態(tài)1電纜轉(zhuǎn)接頭延遲誤差影響(參考端)B正態(tài)1軌道誤差影響(比對鏈B固定點坐標誤差影響(被校準端)B固定點坐標誤差影響(參考端)B校準端)B考端)B參考以上主要不確定度來源及實際校準結(jié)果，通過以上各項不確定度來源的合成(方和根)后，最終單次測量時間偏差的合成不確定度u。(x)為4.8ns,擴展不確定度U(x)為9.6ns(k=2)。C.2時間穩(wěn)定度校準的不確定度由式(9),可得到表C.2。時間穩(wěn)定度1σx(r=960s)校準不確定度評定過程中，r作為常數(shù)，則有限次測量引入的不確定度可由式(C.3)計算。式中，N?為計算σx(r=960s)時的取樣個數(shù)。本例中，N為100。本例中，σ?(r=960s)的不確定度主要來源如表C.3所示。因子B正態(tài)1B正態(tài)1抖動(比對鏈路)A正態(tài)1參考以上主要不確定度來源及實際校準結(jié)果，最終單次測量時間穩(wěn)定度的合成不確定度u。[σ?(r=960s)]為2ns,擴展不確定度U[o(r=960s)]為4ns(k=2)。C.3頻率偏差校準的不確定度設被校頻率標準的頻率為fa,參考頻率標準的頻率為fg,兩頻率標準的頻率標稱值相同為f?,則有：式中：yAB(r)為兩頻率標準的頻率差；ya(r)和yg(r)分別為兩者的頻率偏差；r為測量時的平均時間(取樣時間),在本規(guī)范中取r=1d。yAg(r)的不確定度主要來源如表C.4所示。值因子B1B1電纜、轉(zhuǎn)接頭穩(wěn)定性B1數(shù)據(jù)修約B1抖動(比對鏈路)A1電離層和對流層延遲補償影響(比對鏈路)B1電纜轉(zhuǎn)接頭延遲誤差影響(被校準端)B1電纜轉(zhuǎn)接頭延遲誤差影響(參考端)B1軌道誤差影響(比對鏈B固定點坐標誤差影響(被校準端)B固定點坐標誤差影響(參考端)B校準端)B考端)B參考以上主要不確定度來源及實際校準結(jié)果，最終單次測量頻率偏差的合成不確定度u。[yA(x=1d)]為3.6×10-14,擴展不確定度U[y?(r=1d)]為7.2×10-14C.4頻率日漂移校準的不確定度在k?B計算中由于數(shù)據(jù)擬合引入的不確定度為：△yAμ(r)為頻率殘差，按下式計算。△yAm(r)=yAm(r)-[yA(r)+kAg(l-1)]