基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能優(yōu)化策略探究一、引言1.1研究背景與意義在現代科技迅猛發(fā)展的時代，時間頻率作為極為關鍵的物理量，滲透于眾多領域，其精準度和穩(wěn)定性對諸多系統的正常運行起著決定性作用。從衛(wèi)星導航、通信網絡，到電力傳輸、金融交易等，時間頻率的準確統一都是保障系統高效、可靠運作的基石。例如，在衛(wèi)星導航系統中，衛(wèi)星與地面接收設備之間的時間同步精度需達到納秒級，才能確保定位精度在米級甚至更優(yōu)，否則定位誤差將急劇增大，導致導航失效。在通信網絡里，不同節(jié)點之間的時間同步誤差若過大，會引發(fā)數據傳輸延遲、丟包等問題，嚴重影響通信質量。而在電力傳輸中，電網中各發(fā)電機的運行需保持高度的時間同步，一旦出現時間偏差，可能引發(fā)電網振蕩，威脅電力系統的穩(wěn)定運行。金融交易領域，精確的時間戳是保證交易公平、有序進行的關鍵，一毫秒的時間誤差都可能在高頻交易中引發(fā)巨大的經濟損失。由此可見，時間頻率的準確測量與溯源對于現代社會的正常運轉至關重要。全球導航衛(wèi)星系統（GNSS）共視技術在遠程時間頻率溯源領域占據著舉足輕重的地位。GNSS共視利用衛(wèi)星作為共視參考源，通過相距一定距離的兩個測站同時觀測衛(wèi)星，獲取本地時間與衛(wèi)星時間的偏差，再對兩個觀測數據求差，從而得到兩個測站本地時間的偏差。這種方法能夠有效消除衛(wèi)星到兩個測站之間時間傳遞的共有誤差，顯著提高時間比對的精度，實現兩個地方原子鐘之間納秒級的時間比對，是目前國際守時實驗室之間開展時間比對、衛(wèi)星導航系統實現溯源的主要方法之一。隨著全球導航衛(wèi)星系統的不斷發(fā)展與完善，如美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的Galileo以及中國的北斗衛(wèi)星導航系統（BDS），GNSS共視技術得到了更為廣泛的應用。然而，盡管GNSS共視技術已取得了一定的成果，但其在性能方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如信號干擾、多徑效應、衛(wèi)星軌道誤差等因素，都會對共視時間比對的精度產生負面影響，限制了其在一些對時間頻率精度要求極高領域的應用。在此背景下，深入研究基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源的性能提升方法具有重要的理論意義和實際應用價值。從理論層面來看，進一步探究GNSS共視技術中的誤差源及其作用機制，有助于完善時間頻率溯源的理論體系，為后續(xù)的研究提供更堅實的理論基礎。通過對各種誤差因素的深入分析，可以揭示GNSS共視時間比對過程中的內在規(guī)律，從而為提出針對性的性能提升方法提供理論依據。在實際應用中，提升GNSS共視的性能能夠滿足眾多領域對高精度時間頻率的迫切需求。在航天領域，高精度的時間頻率溯源可確保航天器的軌道控制更加精準，提高航天任務的成功率；在射電天文學中，精確的時間同步對于觀測天體的微弱信號、研究宇宙的演化等具有重要意義；在5G乃至未來的6G通信網絡中，超低延遲和高精度的時間同步是實現高速數據傳輸、大規(guī)模物聯網連接以及車聯網等應用的關鍵。此外，提升GNSS共視性能還有助于推動我國自主衛(wèi)星導航系統——北斗衛(wèi)星導航系統的國際化進程，增強我國在全球時間頻率領域的話語權，為我國的經濟發(fā)展和國家安全提供有力支撐。1.2國內外研究現狀在國際上，美國在GNSS共視的遠程時間頻率溯源技術研究方面起步較早，成果顯著。美國國家標準與技術研究院（NIST）一直致力于時間頻率領域的研究，其開通的時間測量和分析服務系統（TMAS）以及多源共視馴鐘系統（MSCVDC），基于全球定位系統（GPS）共視，能夠不斷比對客戶本地時間與美國國家標準時間UTC(NIST)的偏差，并通過互聯網每10分鐘向客戶報告一次新結果，時間比對的A類不確定度優(yōu)于2ns，合成不確定度15ns。MSCVDC還支持通過共視比對結果馴服銣鐘或銫原子鐘，為用戶提供直接溯源至UTC(NIST)的時間信號，恢復的時間與UTC(NIST)的偏差約10ns，峰峰值不超過25ns。NIST在時間頻率傳遞方法和技術研究開發(fā)方面處于領先地位，擁有高精度的銫噴泉原始頻率基準，其準確度、穩(wěn)定度均達到～1×10-15，在遠程校準的頻率測量和分析系統，及溯源鏈系統的尖端裝備的高集成化、自動化、智能化、輕量化品質方面均達到先進水平。歐洲的相關研究也取得了重要進展。歐盟的伽利略衛(wèi)星導航系統（Galileo）在建設過程中，對基于GNSS共視的時間頻率溯源技術進行了深入研究，以確保系統時間的高精度和穩(wěn)定性。英國皇家物理實驗室（NPL）產生和保持英國的國家標準時間，開發(fā)的基于GPS共視的授時服務系統，可以為申請的用戶提供與標準時間UTC(NPL)直接的比對服務，校準用戶的時頻設備，溯源至UTC(NPL)的時間不確定度為10ns(1σ)，相對頻率偏差為5×10-14(1σ，1天平均)。德國聯邦物理技術研究院（PTB）等研究機構在GNSS時間頻率傳遞技術研究中，對信號處理、誤差修正等方面進行了大量實驗和理論分析，不斷優(yōu)化時間頻率溯源的精度和可靠性。在國內，隨著我國北斗衛(wèi)星導航系統（BDS）的建設和發(fā)展，基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源技術研究也得到了極大的推動。中國計量科學研究院在該領域開展了深入研究，并取得了一系列成果。其研制的基于GNSS共視的遠程時間溯源裝置（NIMDO），通過比對結果馴服銣原子鐘，可產生同步于UTC(NIM)的1PPS和10MHz信號，1PPS相對于UTC(NIM)的時間偏差優(yōu)于10ns(95%)，10MHz相對頻率偏差優(yōu)于1×10-13，時間偏差測量不確定度優(yōu)于5ns。國家授時中心產生和維持著標準時間UTC(NTSC)，開發(fā)的標準時間遠程復現系統，已發(fā)展為支持基于GNSS的實時共視、全視和PPP等多種比對技術，可為全球用戶提供溯源至UTC(NTSC)的時間頻率信號，相對UTC(NTSC)的時間偏差小于5ns，頻率偏差小于5×10-14，時間偏差測量A類不確定度優(yōu)于2ns，優(yōu)于國內外同類設備。該系統結合時延絕對標定與分段標定組合的設備時延標定，以及振蕩器動態(tài)馴服等技術，實現了高精度的時間頻率溯源。盡管國內外在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源技術方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。在誤差處理方面，雖然針對衛(wèi)星軌道誤差、電離層延遲、對流層延遲等誤差源已經提出了多種修正模型和方法，但在復雜的環(huán)境條件下，這些誤差的精確修正仍然面臨挑戰(zhàn)。例如，在太陽活動劇烈時期，電離層的變化較為復雜，現有的電離層延遲修正模型難以準確補償誤差，從而影響時間頻率溯源的精度。在多系統融合方面，雖然目前已經開展了GPS、GLONASS、Galileo和BDS等多系統融合的時間頻率傳遞研究，但不同系統之間的兼容性和數據融合算法還不夠完善，尚未充分發(fā)揮多系統融合的優(yōu)勢。在設備成本和易用性方面，現有的高精度GNSS共視時間頻率溯源設備通常價格昂貴，且操作復雜，需要專業(yè)的技術人員進行維護和管理，這在一定程度上限制了其廣泛應用。1.3研究內容與方法本研究聚焦于基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能提升，主要研究內容涵蓋以下幾個關鍵方面：深入剖析GNSS共視時間頻率溯源的誤差源：全面分析衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、電離層延遲、對流層延遲以及多徑效應等因素對GNSS共視時間頻率溯源精度的影響機制。其中，衛(wèi)星軌道誤差是影響時間頻率溯源精度的重要因素之一，其產生原因主要包括衛(wèi)星受到的各種攝動力，如地球引力、太陽引力、月球引力以及太陽光壓等，這些攝動力會使衛(wèi)星實際運行軌道偏離預定軌道，從而導致時間頻率傳遞過程中的誤差。電離層延遲則是由于GNSS信號在穿過電離層時，受到電離層中的自由電子和離子的影響，使得信號傳播速度發(fā)生變化，進而產生延遲誤差。對流層延遲主要是由于信號在對流層中傳播時，受到大氣的溫度、濕度和壓力等因素的影響，導致信號傳播路徑發(fā)生彎曲和延遲。多徑效應是指GNSS信號在傳播過程中，經過反射、散射等作用后，多條信號路徑到達接收機，這些信號相互干涉，導致接收信號的相位和幅度發(fā)生變化，從而產生誤差。通過對這些誤差源的深入研究，建立精確的誤差模型，為后續(xù)的誤差修正提供理論基礎。探索有效的誤差修正方法：針對上述分析得到的誤差源，研究相應的修正算法和模型。例如，對于衛(wèi)星軌道誤差，可以采用精密軌道確定技術，結合衛(wèi)星的星歷數據和地面監(jiān)測站的觀測數據，對衛(wèi)星軌道進行精確計算和修正；對于電離層延遲誤差，可利用全球電離層模型（如Klobuchar模型、IRI模型等）進行修正，或者采用雙頻觀測技術，通過測量不同頻率信號在電離層中的傳播延遲差異，來消除電離層延遲的影響；對于對流層延遲誤差，可采用Saastamoinen模型、Hopfield模型等進行修正，這些模型基于大氣的物理特性，通過測量大氣的溫度、濕度和壓力等參數，計算出對流層延遲的大??；針對多徑效應誤差，可采用抗多徑天線、信號處理算法（如窄相關技術、多徑抑制技術等）來減小其影響。通過綜合運用這些誤差修正方法，有效提高GNSS共視時間頻率溯源的精度。開展多系統融合的時間頻率傳遞研究：隨著全球導航衛(wèi)星系統的不斷發(fā)展，目前已存在GPS、GLONASS、Galileo和BDS等多個衛(wèi)星導航系統。研究如何將這些不同系統的GNSS共視數據進行融合，充分發(fā)揮多系統的優(yōu)勢，提高時間頻率傳遞的精度和可靠性。在多系統融合過程中，需要解決不同系統之間的時間基準差異、信號格式差異以及衛(wèi)星星座特性差異等問題。例如，不同系統的時間基準可能存在一定的偏差，需要通過時間同步技術將它們統一到同一時間基準下；不同系統的信號格式和調制方式也有所不同，需要進行信號解析和處理，以便能夠進行數據融合；此外，不同系統的衛(wèi)星星座分布和軌道參數也存在差異，需要綜合考慮這些因素，選擇合適的衛(wèi)星進行共視觀測和數據融合。通過建立多系統融合的時間頻率傳遞模型，優(yōu)化數據融合算法，實現多系統協同工作，提升遠程時間頻率溯源的性能。優(yōu)化GNSS共視時間頻率溯源系統的硬件和軟件設計：從硬件方面，研究如何選擇高性能的GNSS接收機、原子鐘等設備，提高系統的信號接收和處理能力。例如，選擇具有高精度、高穩(wěn)定性的GNSS接收機，能夠更準確地測量衛(wèi)星信號的到達時間和頻率；采用高穩(wěn)定度的原子鐘作為本地時間基準，能夠提供更穩(wěn)定的時間參考，減少本地時間的漂移和波動。在軟件方面，開發(fā)高效的數據處理算法和實時監(jiān)測系統，實現對時間頻率數據的快速處理和實時監(jiān)測。例如，開發(fā)基于卡爾曼濾波、最小二乘法等算法的數據處理程序，能夠對采集到的時間頻率數據進行濾波、平滑和擬合，提高數據的精度和可靠性；建立實時監(jiān)測系統，能夠實時監(jiān)測系統的運行狀態(tài)、時間頻率偏差以及各種誤差源的變化情況，及時發(fā)現和解決問題，確保系統的穩(wěn)定運行。通過硬件和軟件的優(yōu)化設計，提升GNSS共視時間頻率溯源系統的整體性能。進行實驗驗證與性能評估：搭建實驗平臺，開展實際的GNSS共視時間頻率溯源實驗，對所提出的性能提升方法進行驗證和評估。在實驗過程中，選擇不同的實驗地點和時間，采集大量的GNSS共視數據，并對這些數據進行處理和分析。通過與現有技術和方法進行對比，評估所提方法在時間頻率溯源精度、穩(wěn)定性和可靠性等方面的性能提升效果。例如，將采用改進后的誤差修正方法和多系統融合技術得到的時間頻率溯源結果與傳統方法進行對比，分析兩者在時間偏差、頻率偏差以及不確定度等指標上的差異，從而驗證所提方法的有效性和優(yōu)越性。同時，對實驗結果進行統計分析，研究不同因素（如衛(wèi)星星座、觀測環(huán)境、數據處理算法等）對時間頻率溯源性能的影響規(guī)律，為進一步優(yōu)化方法和系統提供依據。為實現上述研究內容，本研究將綜合運用以下研究方法：理論分析：運用時間頻率計量學、衛(wèi)星導航原理、信號處理理論等相關知識，深入分析GNSS共視時間頻率溯源的原理和誤差機制，建立相應的數學模型和理論框架。例如，根據衛(wèi)星導航原理，推導出GNSS共視時間比對的數學表達式，分析其中各個參數對時間比對精度的影響；運用信號處理理論，研究如何對GNSS信號進行濾波、解調和解碼，以提高信號的質量和處理精度；基于時間頻率計量學的知識，分析原子鐘的特性和誤差來源，研究如何對原子鐘進行校準和馴服，以提高本地時間的精度和穩(wěn)定性。通過理論分析，為后續(xù)的研究提供堅實的理論基礎。實驗研究：搭建實驗平臺，進行實際的GNSS共視時間頻率溯源實驗。實驗平臺包括GNSS接收機、原子鐘、數據采集設備以及數據處理計算機等。通過實驗，采集不同條件下的GNSS共視數據，驗證理論分析的結果，測試各種誤差修正方法和多系統融合算法的性能。在實驗過程中，嚴格控制實驗條件，如選擇不同的衛(wèi)星星座、觀測環(huán)境和時間等，以獲取全面、準確的實驗數據。同時，對實驗數據進行詳細的記錄和分析，總結實驗規(guī)律，為方法的改進和優(yōu)化提供依據。案例分析：選取實際應用中的典型案例，如衛(wèi)星導航系統的時間同步、電力系統的時間頻率校準、通信網絡的時間同步等，分析基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源技術在這些案例中的應用情況，評估其性能和效果。通過案例分析，深入了解實際應用中存在的問題和需求，進一步完善研究內容和方法，使研究成果更具實用性和針對性。例如，在衛(wèi)星導航系統的時間同步案例中，分析GNSS共視技術在實現衛(wèi)星與地面控制中心之間時間同步的過程中，遇到的信號干擾、多徑效應等問題，以及采用的相應解決措施和效果；在電力系統的時間頻率校準案例中，研究GNSS共視技術如何滿足電力系統對高精度時間頻率的需求，以及在實際應用中如何與電力系統的其他設備和系統進行集成和協同工作。二、GNSS共視的遠程時間頻率溯源基礎理論2.1GNSS共視原理GNSS共視，作為時間頻率領域的關鍵技術，其核心概念建立在共視時間比對的基礎之上。共視時間比對的思想源遠流長，古人通過共視月亮傳遞思念之情，如今則借助導航衛(wèi)星傳遞高精度的時間和頻率。其基本原理是，相距一定距離的兩個測站，同時觀測共視參考源，獲取本地時間與共視參考源的時間偏差，再對這兩個觀測數據求差，從而得到兩個測站本地時間的偏差。在GNSS共視中，共視參考源即為GNSS衛(wèi)星，其在時間頻率溯源中扮演著至關重要的角色。從技術實現角度來看，GNSS共視利用衛(wèi)星導航系統中的衛(wèi)星作為時間傳遞的媒介。以GPS為例，其空間部分由多顆衛(wèi)星組成，這些衛(wèi)星在各自的軌道上運行，并持續(xù)向地面發(fā)射包含時間信息和軌道信息的信號。地面上的兩個測站A和B，分別配備GNSS接收機，在同一時刻對相同的衛(wèi)星進行觀測。測站A的接收機接收到衛(wèi)星信號后，通過測量信號的傳播時間（即信號從衛(wèi)星發(fā)射到接收機接收的時間差），并結合衛(wèi)星的軌道信息，可以計算出本地時鐘與衛(wèi)星時鐘之間的鐘差\Deltat_A。同理，測站B的接收機也能計算出本地時鐘與衛(wèi)星時鐘之間的鐘差\Deltat_B。然后，通過數據交換，將兩個測站的鐘差數據進行處理，計算出兩個測站本地時鐘之間的鐘差\Deltat_{AB}，即\Deltat_{AB}=\Deltat_A-\Deltat_B。通過這種方式，實現了兩個測站之間的時間比對，從而為時間頻率溯源提供了數據基礎。在實際應用中，GNSS共視的工作流程通常包括以下幾個步驟：首先是衛(wèi)星信號接收，測站的GNSS接收機通過天線接收來自衛(wèi)星的信號，這些信號包含了衛(wèi)星的標識、時間戳、軌道參數等信息。接著進行信號處理，接收機對接收到的信號進行解調和解析，提取出其中的時間和軌道信息，并根據這些信息計算出本地時鐘與衛(wèi)星時鐘的鐘差。然后是數據傳輸與交換，兩個測站將各自計算得到的鐘差數據通過通信網絡進行傳輸和交換，以便后續(xù)進行鐘差計算。最后是鐘差計算與分析，接收數據的測站根據接收到的對方鐘差數據，計算出兩個測站之間的鐘差，并對鐘差數據進行分析和處理，評估時間比對的精度和可靠性。例如，在國際守時實驗室之間的時間比對中，各實驗室利用GNSS共視技術，每天定時對相同的衛(wèi)星進行觀測，并將觀測數據進行交換和處理，從而實現不同實驗室之間的時間同步和溯源，確保全球時間尺度的統一和準確。GNSS共視在時間頻率溯源中的應用方式主要體現在以下幾個方面：一方面，它為衛(wèi)星導航系統的時間同步提供了關鍵技術支持。衛(wèi)星導航系統中的衛(wèi)星需要保持高精度的時間同步，以確保用戶能夠準確地測量衛(wèi)星信號的傳播時間，從而實現精確的定位和授時。通過GNSS共視，地面控制中心可以實時監(jiān)測衛(wèi)星的時間偏差，并對衛(wèi)星鐘進行校準，保證衛(wèi)星之間的時間同步精度在納秒級，滿足衛(wèi)星導航系統對時間精度的嚴格要求。另一方面，GNSS共視也為其他需要高精度時間頻率的領域提供了時間溯源的手段。例如，在通信領域，基站之間的時間同步對于保證通信質量至關重要，通過GNSS共視，可以將基站的時間溯源到高精度的時間基準，減少通信中的延遲和誤差，提高通信的可靠性和穩(wěn)定性。在電力系統中，電網的穩(wěn)定運行依賴于各節(jié)點之間的精確時間同步，GNSS共視技術可以為電力系統提供準確的時間參考，確保電力系統的安全穩(wěn)定運行。2.2遠程時間頻率溯源流程基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源是一個涉及多環(huán)節(jié)、多步驟的復雜過程，其流程涵蓋數據采集、傳輸、處理以及結果評估等關鍵環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)緊密相連，共同確保時間頻率溯源的準確性和可靠性。數據采集作為整個流程的起始點，起著至關重要的作用。在這一環(huán)節(jié)中，測站通過配備高精度的GNSS接收機和原子鐘來獲取關鍵數據。GNSS接收機負責接收來自衛(wèi)星的信號，這些信號包含了豐富的信息，如衛(wèi)星的位置、時間戳以及信號的傳播延遲等。例如，以GPS接收機為例，其通過天線捕獲GPS衛(wèi)星發(fā)射的L1、L2等頻段的信號，這些信號經過放大、濾波等處理后，被解調出衛(wèi)星的導航電文，其中包含了衛(wèi)星的軌道參數、時鐘偏差等重要信息。原子鐘則作為本地時間基準，為數據采集提供穩(wěn)定的時間參考。由于原子鐘具有極高的頻率穩(wěn)定性，能夠產生高精度的時間信號，如銫原子鐘的頻率穩(wěn)定度可達10-15量級，這使得它成為保證數據采集時間精度的關鍵設備。在實際操作中，為了確保數據的準確性和完整性，通常會對多顆衛(wèi)星進行觀測。例如，在一次典型的數據采集中，測站會同時觀測4顆及以上的衛(wèi)星，通過對不同衛(wèi)星信號的接收和處理，獲取多個時間測量值，從而提高數據的可靠性。一般來說，數據采集的時間間隔會根據具體需求進行設置，常見的時間間隔有1秒、5秒、10秒等，以滿足不同應用場景對時間分辨率的要求。數據傳輸環(huán)節(jié)負責將采集到的數據從測站傳輸到數據處理中心。這一過程需要借助可靠的通信網絡，如互聯網、衛(wèi)星通信等。在互聯網傳輸方式中，數據通過有線或無線網絡傳輸到數據處理中心的服務器上。例如，測站可以通過以太網將數據發(fā)送到本地網絡，再通過路由器將數據傳輸到互聯網，最終到達數據處理中心。這種方式具有傳輸速度快、成本相對較低的優(yōu)點，但在一些網絡覆蓋不完善的地區(qū)可能會受到限制。而衛(wèi)星通信則適用于偏遠地區(qū)或對實時性要求較高的場景。例如，在海上或沙漠等地區(qū)，測站可以通過衛(wèi)星通信設備將數據發(fā)送到衛(wèi)星，再由衛(wèi)星轉發(fā)到數據處理中心。這種方式能夠實現全球范圍內的數據傳輸，但成本較高，且信號容易受到天氣等因素的影響。在數據傳輸過程中，為了確保數據的準確性和完整性，通常會采用數據校驗和糾錯技術。例如，采用CRC（循環(huán)冗余校驗）算法對數據進行校驗，當接收端檢測到數據校驗錯誤時，會要求發(fā)送端重新發(fā)送數據，從而保證數據的可靠傳輸。數據處理是遠程時間頻率溯源流程的核心環(huán)節(jié)，其目的是對采集到的數據進行分析和計算，以得到準確的時間頻率偏差。在這一環(huán)節(jié)中，首先需要對原始數據進行預處理，包括數據去噪、剔除異常值等操作。例如，由于GNSS信號在傳播過程中可能會受到多徑效應、電離層閃爍等干擾，導致接收信號中存在噪聲和異常值。通過采用濾波算法，如卡爾曼濾波、小波濾波等，可以有效地去除噪聲，提高數據的質量。對于異常值，可以通過統計分析的方法進行識別和剔除，如設定數據的合理范圍，將超出范圍的數據視為異常值并進行處理。然后，根據GNSS共視原理，計算本地時鐘與衛(wèi)星時鐘之間的鐘差。具體來說，通過測量衛(wèi)星信號的傳播時間，結合衛(wèi)星的軌道信息和時鐘偏差，利用相關的數學模型和算法，如最小二乘法、載波相位平滑偽距算法等，計算出本地時鐘與衛(wèi)星時鐘的鐘差。接著，對多個鐘差測量值進行統計分析，以提高時間頻率偏差的計算精度。例如，可以采用均值濾波、加權平均等方法對多個鐘差測量值進行處理，減小測量誤差的影響。此外，還需要對數據處理過程中的誤差進行評估和修正，如考慮衛(wèi)星軌道誤差、電離層延遲、對流層延遲等因素對時間頻率偏差的影響，并采用相應的誤差修正模型和方法進行處理。結果評估是對數據處理得到的時間頻率偏差進行準確性和可靠性的評估，以確定溯源結果是否滿足要求。在這一環(huán)節(jié)中，通常會采用多種評估指標，如時間偏差、頻率偏差、不確定度等。時間偏差是指本地時鐘與參考時鐘之間的時間差值，通過與參考時間標準進行比較，可以評估時間溯源的準確性。例如，將得到的時間偏差與國際標準時間UTC進行對比，若時間偏差在規(guī)定的誤差范圍內，則說明時間溯源結果較為準確。頻率偏差則是指本地時鐘頻率與參考時鐘頻率之間的差異，通過測量頻率偏差，可以評估頻率溯源的精度。不確定度是對測量結果可靠性的一種度量，它反映了測量過程中各種誤差因素對結果的影響程度。通過計算不確定度，可以了解時間頻率溯源結果的可信度。例如，采用A類不確定度和B類不確定度的合成方法，對時間頻率偏差的不確定度進行評估，若不確定度較小，則說明溯源結果的可靠性較高。此外，還可以通過與其他時間頻率溯源方法的結果進行對比，進一步驗證結果的準確性和可靠性。例如，將基于GNSS共視的時間頻率溯源結果與基于衛(wèi)星雙向時頻傳遞（TWSTFT）方法的結果進行比較，若兩者結果相近，則說明基于GNSS共視的溯源結果是可靠的。通過嚴格的結果評估，可以確?；贕NSS共視的遠程時間頻率溯源結果的質量，為后續(xù)的應用提供可靠的時間頻率基準。2.3性能評估指標為全面、準確地衡量基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能，需要確定一系列關鍵指標，這些指標從不同維度反映了溯源系統的性能優(yōu)劣，為系統的優(yōu)化和改進提供了重要依據。精度是衡量時間頻率溯源性能的核心指標之一，它直接反映了溯源結果與真實值的接近程度。在時間溯源方面，常用時間偏差來表示精度，即本地時鐘與參考時鐘之間的時間差值。例如，在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源系統中，通過測量本地時鐘與衛(wèi)星時鐘的鐘差，再經過一系列的數據處理和誤差修正，得到本地時鐘與參考時鐘（如國際標準時間UTC）之間的時間偏差。以中國計量科學研究院研制的基于GNSS共視的遠程時間溯源裝置（NIMDO）為例，其1PPS相對于UTC(NIM)的時間偏差優(yōu)于10ns(95%)，這表明在95%的情況下，該裝置輸出的1PPS信號與UTC(NIM)的時間偏差在10ns以內，體現了較高的時間溯源精度。在頻率溯源方面，頻率偏差是重要的精度衡量指標，它指的是本地時鐘頻率與參考時鐘頻率之間的差異。例如，NIMDO的10MHz相對頻率偏差優(yōu)于1×10-13，說明該裝置輸出的10MHz頻率信號與參考頻率的偏差極小，頻率溯源精度較高。精度的高低直接影響到時間頻率溯源在各個領域的應用效果，如在衛(wèi)星導航系統中，高精度的時間頻率溯源是實現精確導航和定位的基礎；在通信領域，高精度的時間同步要求時間頻率溯源精度達到納秒級甚至更高，以保證通信的穩(wěn)定性和可靠性。穩(wěn)定性也是評估基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能的關鍵指標。它反映了在一段時間內，時間頻率溯源結果的波動情況。穩(wěn)定性通常用阿倫方差來衡量，阿倫方差能夠有效表征頻率源的頻率穩(wěn)定性。對于基于GNSS共視的時間頻率溯源系統，穩(wěn)定性主要受到原子鐘的穩(wěn)定性、衛(wèi)星信號的穩(wěn)定性以及數據處理算法的穩(wěn)定性等因素的影響。例如，原子鐘作為本地時間基準，其頻率穩(wěn)定性對整個溯源系統的穩(wěn)定性起著至關重要的作用。銫原子鐘由于其極高的頻率穩(wěn)定性，被廣泛應用于高精度時間頻率溯源系統中。在實際應用中，若溯源系統的穩(wěn)定性較差，會導致時間頻率偏差出現較大波動，影響系統的正常運行。如在電力系統中，時間頻率的不穩(wěn)定可能引發(fā)電網頻率波動，威脅電力系統的安全穩(wěn)定運行；在金融交易領域，不穩(wěn)定的時間頻率可能導致交易時間戳的不準確，引發(fā)交易糾紛和風險。因此，提高溯源系統的穩(wěn)定性是保障其可靠應用的關鍵。可靠性是指系統在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的能力。在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源中，可靠性主要體現在系統對各種干擾和異常情況的適應能力以及數據的準確性和完整性上。例如，當遇到衛(wèi)星信號遮擋、多徑效應等干擾時，系統應能夠及時檢測并采取相應的措施，如采用抗干擾算法、切換衛(wèi)星等，確保時間頻率溯源的準確性和連續(xù)性。此外，數據傳輸過程中的可靠性也至關重要，需要采用數據校驗、糾錯等技術，保證數據在傳輸過程中不出現丟失、錯誤等情況。以國家授時中心的標準時間遠程復現系統為例，該系統在設計時充分考慮了可靠性因素，通過采用多種技術手段，如冗余設計、故障診斷與恢復等，確保系統能夠穩(wěn)定、可靠地為全球用戶提供溯源至UTC(NTSC)的時間頻率信號，其相對UTC(NTSC)的時間偏差小于5ns，頻率偏差小于5×10-14，時間偏差測量A類不確定度優(yōu)于2ns，這些性能指標的實現離不開系統高可靠性的保障。在實際應用中，高可靠性的時間頻率溯源系統是各個領域對時間頻率準確性和穩(wěn)定性要求的重要保障，如在航天領域，可靠性直接關系到航天任務的成??；在通信領域，可靠性影響著通信服務的質量和用戶體驗。不確定度是對測量結果可靠性的一種度量，它反映了測量過程中各種誤差因素對結果的綜合影響。在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源中，不確定度主要包括A類不確定度和B類不確定度。A類不確定度是通過對測量數據進行統計分析得到的，它反映了測量過程中的隨機誤差；B類不確定度則是基于經驗或其他信息進行評估得到的，它主要來源于系統誤差，如衛(wèi)星軌道誤差、電離層延遲、對流層延遲等。例如，美國國家標準與技術研究院（NIST）開通的時間測量和分析服務系統（TMAS），其時間比對的A類不確定度優(yōu)于2ns，合成不確定度15ns，這表明該系統在時間比對過程中，測量結果的隨機誤差和系統誤差的綜合影響在一定范圍內，不確定度越小，說明測量結果越可靠。不確定度的評估對于判斷時間頻率溯源結果的可信度具有重要意義，在實際應用中，用戶可以根據不確定度來評估溯源結果的可靠性，從而決定是否能夠滿足其應用需求。如在一些對時間頻率精度要求極高的科研實驗中，需要準確評估不確定度，以確保實驗結果的準確性和可靠性。三、影響GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能因素分析3.1衛(wèi)星相關因素衛(wèi)星軌道誤差是影響GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能的關鍵衛(wèi)星相關因素之一。衛(wèi)星在太空中運行時，受到多種復雜攝動力的作用，包括地球引力、太陽引力、月球引力以及太陽光壓等。這些攝動力使得衛(wèi)星實際運行軌道偏離其預定軌道，從而產生衛(wèi)星軌道誤差。衛(wèi)星軌道誤差會直接影響GNSS共視時間頻率溯源的精度，因為在時間頻率溯源過程中，需要精確確定衛(wèi)星的位置信息，以計算信號傳播時間和鐘差。例如，當衛(wèi)星軌道存在誤差時，計算得到的信號傳播時間也會產生偏差，進而導致本地時鐘與衛(wèi)星時鐘之間的鐘差計算不準確，最終影響時間頻率溯源的精度。衛(wèi)星軌道誤差對時間頻率溯源精度的影響機制較為復雜。從幾何角度來看，衛(wèi)星軌道誤差會改變衛(wèi)星與測站之間的幾何關系，使得基于衛(wèi)星位置計算的距離和角度出現偏差。在GNSS共視中，通過測量衛(wèi)星信號的傳播時間來計算鐘差，而信號傳播時間與衛(wèi)星到測站的距離密切相關。若衛(wèi)星軌道誤差導致計算的距離不準確，那么鐘差的計算也會出現誤差。以單差法為例，在兩個測站對同一衛(wèi)星進行共視觀測時，由于衛(wèi)星軌道誤差，兩個測站計算得到的衛(wèi)星到自身的距離誤差不同，在計算鐘差時，這些不同的距離誤差無法完全抵消，從而引入誤差到鐘差計算結果中。從信號傳播角度分析，衛(wèi)星軌道誤差會導致信號傳播路徑發(fā)生變化，使得信號在傳播過程中受到的電離層延遲、對流層延遲等因素也發(fā)生改變。這些變化進一步增加了信號傳播時間計算的復雜性和誤差，從而影響時間頻率溯源的精度。衛(wèi)星鐘差同樣對GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能有著重要影響。盡管衛(wèi)星上配備了高精度的原子鐘，如銫鐘、銣鐘等，以提供穩(wěn)定的時間基準，但這些原子鐘與GNSS系統的標準時間之間仍不可避免地存在偏差和漂移。隨著時間的推移，這些偏差和漂移還會不斷變化，從而產生衛(wèi)星鐘差。衛(wèi)星鐘差會直接影響衛(wèi)星發(fā)射信號的時間戳準確性，進而影響時間頻率溯源的精度。在GNSS共視中，通過測量衛(wèi)星信號的到達時間來計算本地時鐘與衛(wèi)星時鐘的鐘差，若衛(wèi)星鐘存在誤差，那么測量得到的信號到達時間也會包含誤差，導致鐘差計算不準確。衛(wèi)星鐘差對時間頻率溯源精度的影響作用機制主要體現在時間測量的準確性上。由于衛(wèi)星鐘差的存在，衛(wèi)星發(fā)射信號的時間并非準確的GNSS系統時間，當測站接收到衛(wèi)星信號并測量其到達時間時，基于不準確的衛(wèi)星發(fā)射時間計算得到的信號傳播時間必然存在誤差。例如，假設衛(wèi)星鐘比GNSS系統時間快了1納秒，那么測站在測量信號傳播時間時，會將這1納秒的誤差計算在內，導致計算得到的本地時鐘與衛(wèi)星時鐘的鐘差出現偏差。在實際應用中，為了減小衛(wèi)星鐘差對時間頻率溯源精度的影響，通常會采用一些鐘差改正方法。例如，通過地面監(jiān)測站對衛(wèi)星鐘進行實時監(jiān)測和校準，將衛(wèi)星鐘差信息通過導航電文發(fā)送給用戶，用戶在進行時間頻率溯源計算時，根據接收到的鐘差改正信息對測量數據進行修正。此外，還可以采用多衛(wèi)星共視的方法，通過對多顆衛(wèi)星的鐘差進行綜合處理，來減小衛(wèi)星鐘差對時間頻率溯源精度的影響。3.2地面接收設備因素地面接收設備是GNSS共視的遠程時間頻率溯源系統中的關鍵組成部分，其性能優(yōu)劣直接影響著溯源的精度和穩(wěn)定性。接收機噪聲、天線性能等因素在這一過程中扮演著重要角色，對溯源性能產生著顯著的制約作用。接收機噪聲是影響時間頻率溯源性能的重要因素之一，它主要包括熱噪聲、量化誤差以及衛(wèi)星信號間互相關性等。熱噪聲是由接收機內部的電子熱運動產生的，其功率譜密度與溫度成正比。在基于GNSS共視的時間頻率溯源中，熱噪聲會使接收信號的信噪比降低，導致信號的相位和幅度測量產生誤差，進而影響時間頻率偏差的計算精度。例如，在進行衛(wèi)星信號的載波相位測量時，熱噪聲可能導致相位測量的隨機波動，使得計算得到的載波相位偏差不準確，從而影響時間頻率的測量精度。量化誤差則是由于用有限位二進制數值表示無限位的模擬量而產生的。在接收機對模擬信號進行數字化處理過程中，量化誤差不可避免，它會使信號的分辨率降低，引入額外的誤差。如在A/D轉換過程中，較低的量化位數會導致信號的細節(jié)信息丟失，使得測量結果與真實值之間存在偏差，這種偏差在時間頻率測量中會積累并影響溯源精度。衛(wèi)星信號間互相關性在高靈敏度接收機中是需要重點考慮的因素，由于擴頻碼與強信號的互相關峰值大于與弱信號的自相關峰值，會導致接收機內部淹沒弱信號，使捕獲弱信號過程中發(fā)生困難甚至錯誤。在多衛(wèi)星共視的情況下，不同衛(wèi)星信號之間的互相關干擾可能導致接收機誤判信號的到達時間和頻率，從而引入較大的時間頻率測量誤差，嚴重影響溯源性能。天線性能對GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能也有著重要影響，主要體現在天線相位中心變化和信號接收能力方面。在GNSS測量中，觀測值是以接收機天線的相位中心位置為準的，理想情況下，天線的相位中心應與其幾何中心保持一致，但實際情況中，天線的相位中心位置會隨信號輸入的強度和方向不同而發(fā)生變化，使其偏離幾何中心。這種偏差視天線性能的好壞可達數毫米至數厘米，在精密時間頻率溯源中，這種偏差不容忽視。因為相位中心的變化會導致信號傳播路徑的變化，進而影響信號到達時間的測量，最終影響時間頻率的溯源精度。例如，在進行高精度的時間頻率比對時，天線相位中心的微小變化可能會導致時間偏差的測量誤差增大，使得溯源結果的準確性降低。天線的信號接收能力也至關重要，它直接影響著接收到的衛(wèi)星信號的強度和質量。如果天線的增益較低、波束寬度不合適或者存在信號遮擋等問題，會導致接收到的衛(wèi)星信號較弱，信噪比降低，增加信號處理的難度，從而影響時間頻率溯源的精度和可靠性。比如，在城市峽谷等復雜環(huán)境中，天線容易受到建筑物的遮擋，導致衛(wèi)星信號的丟失或減弱，使得時間頻率測量的連續(xù)性和準確性受到嚴重影響。3.3環(huán)境因素在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源過程中，環(huán)境因素對其性能的影響不容忽視，其中電離層延遲和對流層延遲是兩個關鍵的影響因素。電離層延遲是由于電離層中的電子和離子對GNSS信號的作用而產生的。電離層位于地球大氣層的高層，高度范圍大約在60-1000km之間，在太陽紫外線、X射線、γ射線和高能粒子等的作用下，電離層中的中性氣體分子被電離，產生大量的電子和正離子。當GNSS信號穿過電離層時，信號的傳播速度和方向會發(fā)生改變，從而產生延遲誤差。電離層是一種彌散性介質，不同頻率的電磁波在其中有著不同的傳播速度，其延遲大小與信號頻率的平方成反比。在太陽活動劇烈時期，如太陽耀斑爆發(fā)時，電離層中的電子密度會顯著升高，導致電離層延遲急劇增加，其值可達十幾米甚至幾十米。這將嚴重影響GNSS共視時間頻率溯源的精度，因為在時間頻率溯源中，需要精確測量信號的傳播時間來計算鐘差，電離層延遲的不確定性會使傳播時間的測量產生較大誤差，進而導致鐘差計算不準確，最終影響時間頻率溯源的精度。例如，在一些高精度的時間頻率測量實驗中，由于電離層延遲的影響，時間偏差的測量誤差可能會達到數納秒甚至更高，這對于對時間精度要求極高的應用場景，如衛(wèi)星導航系統的時間同步、射電天文學中的觀測等，是無法接受的。對流層延遲則是GNSS信號在對流層中傳播時產生的延遲誤差。對流層是地球大氣層中最靠近地面的一層，高度大約在50km以下，它主要由未被電離的中性氣體組成。與電離層不同，對流層基本上是非色散介質，即信號折射與信號頻率無關。GNSS信號在穿過對流層時，由于大氣的溫度、濕度和壓力等因素的影響，信號傳播路徑會發(fā)生彎曲和延遲。在天頂方向上，對流層延遲量約為2m，并且隨著站星視線天頂距的增加而增大，對于衛(wèi)星高度角僅有幾度的衛(wèi)星，GPS信號的對流層延遲可以達到數米。對流層延遲一般分為干分量和濕分量，干分量遵循理想氣體定律，在海平面位置，它所引起的天頂延遲約為2.4m，靜力延遲分量可以由在接收機天線處測定的氣壓精確計算出來；濕分量變化復雜，它所引起的天頂延遲約為0.4m，由于水汽時空變化的復雜性，難以精確計算濕延遲分量。這種延遲的不確定性會導致信號傳播時間的測量誤差，從而影響時間頻率溯源的精度。例如，在進行遠程時間頻率溯源時，如果沒有對對流層延遲進行準確的修正，可能會導致時間偏差的測量誤差增大，使得溯源結果的準確性降低，影響相關應用的正常運行。3.4數據處理算法因素在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源中，數據處理算法起著至關重要的作用，其性能優(yōu)劣直接影響著溯源的精度和可靠性。然而，現有的數據處理算法在提升溯源性能方面存在一定的局限性，主要體現在誤差處理能力、數據融合效果以及算法復雜度與實時性的平衡等方面。從誤差處理能力來看，現有的數據處理算法在面對復雜多變的誤差源時，往往難以實現對誤差的精準補償。例如，對于衛(wèi)星軌道誤差，雖然目前已經有多種軌道確定和修正模型，如基于星歷數據的軌道計算模型以及利用地面監(jiān)測站數據進行軌道優(yōu)化的模型等，但在實際應用中，由于衛(wèi)星受到的攝動力復雜多樣，且衛(wèi)星軌道的實時變化難以精確預測，這些模型仍然無法完全消除軌道誤差對時間頻率溯源的影響。在電離層延遲誤差處理方面，現有的電離層模型，如Klobuchar模型、IRI模型等，雖然在一定程度上能夠對電離層延遲進行估算和修正，但在太陽活動劇烈時期，電離層的電子密度分布會發(fā)生劇烈變化，這些模型的修正精度會顯著下降，導致無法有效補償電離層延遲對GNSS信號傳播時間的影響，進而影響時間頻率溯源的精度。對于對流層延遲誤差，由于對流層的氣象條件復雜多變，現有的對流層延遲模型，如Saastamoinen模型、Hopfield模型等，在實際應用中也難以準確地考慮到所有影響因素，使得對流層延遲的修正存在一定的誤差，影響時間頻率溯源的準確性。在數據融合方面，隨著多系統GNSS的發(fā)展，將不同系統的共視數據進行融合以提高時間頻率溯源性能成為研究熱點。然而，現有的數據融合算法在處理多系統數據時存在兼容性和融合效果不佳的問題。不同的GNSS系統，如GPS、GLONASS、Galileo和BDS，其衛(wèi)星星座特性、信號體制以及時間基準等方面存在差異，這給數據融合帶來了困難。例如，在時間基準方面，不同系統的時間基準存在一定的偏差，需要進行精確的時間同步才能進行數據融合?，F有的時間同步算法在處理多系統時間基準差異時，精度和穩(wěn)定性有待提高，導致在數據融合過程中引入額外的誤差。此外，在信號體制方面，不同系統的信號調制方式、頻率等不同，現有的數據融合算法難以充分挖掘和利用不同系統信號的優(yōu)勢，無法實現最優(yōu)的數據融合效果，限制了多系統融合在提升時間頻率溯源性能方面的潛力。算法復雜度與實時性的平衡也是現有數據處理算法面臨的挑戰(zhàn)之一。一些高精度的數據處理算法，如基于卡爾曼濾波的多參數估計算法、最小二乘配置法等，雖然在理論上能夠對時間頻率數據進行精確處理，有效提高溯源精度，但這些算法通常計算復雜度較高，需要大量的計算資源和時間。在實際應用中，特別是在一些對實時性要求較高的場景，如衛(wèi)星導航系統的實時時間同步、通信網絡的實時時間校準等，這些算法難以滿足實時性要求，無法及時提供準確的時間頻率溯源結果。而一些為了滿足實時性要求而設計的簡單算法，如平均值濾波算法、簡單的線性擬合算法等，雖然計算速度快，但在處理復雜的時間頻率數據時，其精度和穩(wěn)定性較差，無法有效提升溯源性能。因此，如何在保證算法實時性的前提下，提高算法的精度和穩(wěn)定性，實現算法復雜度與實時性的良好平衡，是現有數據處理算法需要解決的關鍵問題。四、性能提升方法研究4.1衛(wèi)星端優(yōu)化策略4.1.1衛(wèi)星軌道與鐘差精確測定在GNSS共視的遠程時間頻率溯源中，衛(wèi)星軌道與鐘差的精確測定是提升性能的關鍵環(huán)節(jié)。隨著科技的不斷進步，越來越先進的測量技術和模型被應用于這一領域，以實現對衛(wèi)星軌道和鐘差的高精度測定，從而有效減少誤差，提高時間頻率溯源的精度。在衛(wèi)星軌道測定方面，采用星間鏈路測量技術能夠顯著提升軌道測定的精度。星間鏈路是衛(wèi)星之間建立的通信鏈路，通過星間鏈路測量技術，衛(wèi)星之間可以相互測量距離、距離變化率等信息。例如，北斗衛(wèi)星導航系統中的衛(wèi)星通過星間鏈路實現了相互之間的高精度測量，利用這些測量數據，可以更精確地確定衛(wèi)星的軌道。通過星間鏈路測量得到的衛(wèi)星之間的距離信息，可以構建更加準確的衛(wèi)星軌道模型，減少由于地面觀測站分布不均等因素導致的軌道測定誤差。此外，激光測距技術也在衛(wèi)星軌道測定中發(fā)揮著重要作用。激光具有方向性好、能量集中等優(yōu)點，通過地面激光測距站向衛(wèi)星發(fā)射激光脈沖，并接收衛(wèi)星反射回來的激光信號，測量激光脈沖的往返時間，可以精確測定衛(wèi)星與地面站之間的距離。將多個地面激光測距站的測量數據進行聯合處理，能夠有效提高衛(wèi)星軌道測定的精度。例如，國際激光測距服務（ILRS）組織通過全球多個激光測距站的協同觀測，為衛(wèi)星軌道測定提供了高精度的數據支持，使得衛(wèi)星軌道的精度得到了顯著提升。在衛(wèi)星鐘差測定方面，采用高精度的原子鐘是提高鐘差測定精度的基礎。目前，衛(wèi)星上廣泛采用銫鐘和銣鐘作為時間基準，這些原子鐘具有較高的頻率穩(wěn)定性，但仍存在一定的鐘差。為了進一步提高鐘差測定的精度，采用多頻觀測技術是一種有效的方法。多頻觀測技術利用衛(wèi)星發(fā)射的不同頻率的信號，通過測量不同頻率信號之間的相位差和頻率差，來精確測定衛(wèi)星鐘差。例如，在GPS系統中，衛(wèi)星發(fā)射L1、L2等多個頻率的信號，接收機通過接收這些信號，利用雙頻觀測技術可以有效地消除電離層延遲等誤差對鐘差測定的影響，從而提高衛(wèi)星鐘差的測定精度。此外，基于地面監(jiān)測站的鐘差校準也是提高鐘差測定精度的重要手段。地面監(jiān)測站通過接收衛(wèi)星信號，測量衛(wèi)星鐘與地面標準時間之間的偏差，并將這些偏差信息發(fā)送給衛(wèi)星，衛(wèi)星根據這些信息對自身的鐘差進行校準。通過這種方式，可以及時修正衛(wèi)星鐘的漂移和偏差，確保衛(wèi)星鐘的準確性。例如，美國的GPS地面控制站通過對衛(wèi)星鐘的實時監(jiān)測和校準，使得衛(wèi)星鐘的精度保持在較高水平，為GPS系統的高精度時間頻率傳遞提供了保障。4.1.2衛(wèi)星信號優(yōu)化衛(wèi)星信號的優(yōu)化對于基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能提升至關重要，其核心在于通過對衛(wèi)星信號發(fā)射與調制環(huán)節(jié)的改進，實現信號質量的提升，進而增強溯源性能。在衛(wèi)星信號發(fā)射方面，功率優(yōu)化是關鍵要點之一。衛(wèi)星信號在傳輸過程中，會受到各種因素的衰減，如自由空間傳播損耗、大氣吸收等。為了確保地面接收設備能夠接收到足夠強度的信號，合理調整衛(wèi)星發(fā)射功率至關重要。例如，在一些偏遠地區(qū)或信號遮擋較為嚴重的區(qū)域，適當提高衛(wèi)星發(fā)射功率，可以增強信號的穿透能力和傳播距離，保證信號的穩(wěn)定接收。然而，發(fā)射功率的提高也會帶來能耗增加、電磁干擾等問題，因此需要在功率提升與其他因素之間進行權衡。通過精確的信號傳播模型和實地測試，確定不同場景下的最佳發(fā)射功率，既能滿足信號強度需求，又能降低能耗和干擾。調制方式的優(yōu)化也是提升衛(wèi)星信號質量的重要途徑。傳統的衛(wèi)星信號調制方式，如二進制相移鍵控（BPSK）等，在抗干擾能力和頻譜利用率方面存在一定的局限性。隨著通信技術的發(fā)展，新型調制方式不斷涌現，如正交頻分復用（OFDM）、多進制相移鍵控（MPSK）等，這些調制方式在不同方面具有獨特的優(yōu)勢。OFDM調制技術具有較強的抗多徑衰落能力，能夠將高速數據流分割成多個低速子數據流，通過多個子載波并行傳輸，有效抵抗多徑效應引起的信號干擾。在城市峽谷等多徑效應嚴重的環(huán)境中，采用OFDM調制的衛(wèi)星信號能夠更好地保持信號的完整性和準確性，提高時間頻率溯源的精度。MPSK調制方式則可以在相同的帶寬下傳輸更多的信息，提高頻譜利用率。例如，四進制相移鍵控（QPSK）相比于BPSK，在相同帶寬下可以傳輸兩倍的數據量，這對于提高衛(wèi)星信號的傳輸效率和信息承載能力具有重要意義。在GNSS共視中，選擇合適的調制方式，并結合編碼技術，如卷積編碼、Turbo編碼等，可以進一步提高信號的抗干擾能力和傳輸可靠性。編碼技術通過在原始信號中添加冗余信息，使得接收端能夠在信號受到干擾時，通過解碼算法恢復出原始信號，從而提高信號的容錯能力，保障時間頻率溯源的準確性和穩(wěn)定性。4.2地面接收設備改進措施4.2.1高性能接收機研發(fā)在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源中，高性能接收機的研發(fā)對于提升接收數據的準確性起著至關重要的作用，其核心在于通過低噪聲、高精度的設計理念，優(yōu)化接收機的各個組成部分，從而提高接收機的整體性能。低噪聲設計是高性能接收機研發(fā)的關鍵技術路徑之一。在接收機的前端電路設計中，選用低噪聲放大器（LNA）是降低噪聲的重要手段。低噪聲放大器能夠在信號放大的過程中，盡可能少地引入額外噪聲，提高信號的信噪比。例如，在一些高端的GNSS接收機中，采用了基于砷化鎵（GaAs）工藝的低噪聲放大器，其噪聲系數可以達到1dB以下，有效提高了信號的接收質量。在電路布局方面，合理設計電路板的布線和元件布局，減少信號之間的干擾和噪聲耦合。通過采用多層電路板設計，將不同功能的電路層分開，如將射頻電路層、中頻電路層和數字電路層分別布置在不同的層面上，減少不同電路之間的電磁干擾，從而降低噪聲對信號的影響。高精度測量技術的應用也是提升接收機性能的重要方面。在信號處理算法上，采用載波相位測量技術能夠實現高精度的時間測量。載波相位測量是通過測量衛(wèi)星信號載波的相位變化來確定信號傳播時間，其測量精度可以達到毫米級甚至更高。例如，在精密測量領域，基于載波相位測量的接收機可以實現對時間頻率偏差的高精度測量，滿足如衛(wèi)星軌道測量、大地測量等對高精度時間頻率的需求。在時間同步方面，采用高精度的時間同步算法，如基于卡爾曼濾波的時間同步算法，能夠有效提高接收機與衛(wèi)星之間的時間同步精度?？柭鼮V波算法可以根據測量數據的統計特性，對時間偏差進行最優(yōu)估計，減小時間同步誤差。通過對測量數據的實時處理和反饋調整，不斷優(yōu)化時間同步精度，確保接收機能夠準確獲取衛(wèi)星信號中的時間信息，為遠程時間頻率溯源提供高精度的時間基準。4.2.2天線性能提升在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源中，天線作為接收衛(wèi)星信號的關鍵部件，其性能的優(yōu)劣直接影響著整個溯源系統的性能。通過改進天線設計和安裝方式，可以顯著增強天線的接收能力和抗干擾能力，從而提升遠程時間頻率溯源的精度和可靠性。在天線設計方面，采用新型的天線結構是提升性能的重要途徑。例如，微帶貼片天線因其體積小、重量輕、易于集成等優(yōu)點，在GNSS接收中得到了廣泛應用。通過優(yōu)化微帶貼片天線的尺寸、形狀和饋電方式，可以提高其增益和方向性。在尺寸優(yōu)化上，根據GNSS信號的波長和所需的輻射特性，精確計算貼片的長度和寬度，以實現最佳的諧振效果，提高天線的輻射效率。在形狀設計上，采用特殊的形狀，如圓形、方形、環(huán)形等，以及對貼片進行開槽、切角等處理，可以改善天線的方向圖，增強對特定方向衛(wèi)星信號的接收能力。在饋電方式上，選擇合適的饋電方式，如微帶線饋電、同軸饋電等，并優(yōu)化饋電點的位置，能夠提高天線的阻抗匹配，減少信號反射，提高信號傳輸效率。多波束天線也是一種具有潛力的天線結構，它能夠同時接收多個方向的衛(wèi)星信號，提高信號的覆蓋范圍和接收能力。多波束天線通過采用陣列天線技術，將多個天線單元按照一定的規(guī)律排列，形成多個波束，每個波束可以指向不同的方向。通過智能控制算法，根據衛(wèi)星的位置和信號強度，動態(tài)調整波束的指向和權重，使天線能夠更有效地接收來自不同方向的衛(wèi)星信號，提高時間頻率溯源的精度和可靠性。天線的安裝方式對其性能也有著重要影響。合理選擇安裝位置是確保天線正常工作的基礎。在安裝天線時，應盡量選擇開闊、無遮擋的區(qū)域，避免周圍建筑物、樹木等對衛(wèi)星信號的遮擋和反射，減少多徑效應的影響。例如，在高樓林立的城市環(huán)境中，將天線安裝在建筑物的頂部，并確保周圍沒有高大建筑物的遮擋，能夠有效提高衛(wèi)星信號的接收質量。在山區(qū)等地形復雜的區(qū)域，選擇地勢較高、視野開闊的地方安裝天線，減少山體對信號的阻擋。為了減小周圍環(huán)境對天線性能的影響，還可以采用屏蔽和隔離措施。在天線周圍設置金屬屏蔽罩，能夠阻擋外界電磁干擾，提高天線的抗干擾能力。在屏蔽罩的設計上，要確保其接地良好，以有效地引導干擾電流，避免干擾信號進入天線。采用隔離器等器件，將天線與其他電子設備隔離開來，減少設備之間的電磁耦合干擾。通過這些措施，可以為天線提供一個相對穩(wěn)定、干擾較小的工作環(huán)境，保證天線能夠準確地接收衛(wèi)星信號，為遠程時間頻率溯源提供可靠的數據支持。4.3環(huán)境誤差補償技術4.3.1電離層延遲改正模型優(yōu)化現有電離層延遲改正模型在復雜環(huán)境下的局限性日益凸顯，嚴重制約了基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源的精度。Klobuchar模型作為一種常用的經驗模型，雖然在一定程度上能夠反映電離層的日變化特征，但其精度受到多種因素的限制。該模型是基于中低緯度地區(qū)的電離層觀測數據建立的，在高緯度地區(qū)，由于電離層的物理特性與中低緯度地區(qū)存在顯著差異，如高緯度地區(qū)存在極光帶，電離層電子密度的變化更為復雜，Klobuchar模型難以準確描述高緯度地區(qū)電離層延遲的變化規(guī)律，導致在高緯度地區(qū)的改正精度較低。在太陽活動劇烈時期，電離層的電子密度會發(fā)生急劇變化，Klobuchar模型無法及時準確地跟蹤這種變化，使得電離層延遲的改正誤差增大。國際參考電離層（IRI）模型雖然考慮了更多的物理參數和影響因素，但其在實時性和準確性方面仍存在不足。IRI模型的輸入參數需要通過復雜的測量和計算獲取，且模型的更新頻率相對較低，難以滿足實時性要求較高的應用場景。此外，IRI模型在描述電離層的小尺度變化和異?，F象時，精度也有待提高。針對這些問題，提出一種基于機器學習的電離層延遲改正模型優(yōu)化方案。該方案利用機器學習算法，如神經網絡、支持向量機等，對大量的電離層觀測數據進行學習和訓練，以建立更加準確的電離層延遲模型。以神經網絡為例，構建一個多層前饋神經網絡，輸入層包括衛(wèi)星的位置信息（如經度、緯度、高度）、觀測時間、太陽活動指數（如太陽黑子數、F10.7指數等）以及地理位置信息（觀測站的經緯度）等參數，這些參數能夠全面反映影響電離層延遲的各種因素。隱藏層通過非線性變換對輸入數據進行特征提取和映射，以挖掘數據之間的復雜關系。輸出層則為電離層延遲的估計值。通過大量的歷史觀測數據對神經網絡進行訓練，調整網絡的權重和閾值，使網絡能夠準確地學習到電離層延遲與輸入參數之間的映射關系。在訓練過程中，采用交叉驗證等方法，確保模型的泛化能力，避免過擬合現象的發(fā)生。與傳統模型相比，基于機器學習的電離層延遲改正模型具有更高的精度和適應性。在不同的太陽活動水平、地理位置和觀測時間下，該模型能夠根據輸入參數的變化，準確地估計電離層延遲，有效提高了電離層延遲改正的精度。例如，在一次太陽活動劇烈時期的實驗中，基于機器學習的模型對電離層延遲的改正誤差比Klobuchar模型降低了50%以上，顯著提高了GNSS共視時間頻率溯源的精度。4.3.2對流層延遲補償方法改進對流層延遲對基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能的影響不容忽視，傳統的對流層延遲補償方法存在一定的局限性，難以滿足高精度時間頻率溯源的需求。Saastamoinen模型是一種常用的對流層延遲計算模型，它基于大氣的靜力學平衡方程和理想氣體狀態(tài)方程，通過測量大氣的溫度、濕度和壓力等參數來計算對流層延遲。然而，該模型在實際應用中存在一些問題。它假設大氣是均勻的，且忽略了水汽分布的非均勻性和時間變化性。在實際大氣中，水汽的分布非常復雜，尤其是在山區(qū)、沿海地區(qū)等特殊地形和氣候條件下，水汽的垂直分布和水平分布都存在很大的差異。在山區(qū)，由于地形的起伏和山谷風的影響，水汽的分布呈現出明顯的不均勻性，Saastamoinen模型難以準確考慮這些因素，導致對流層延遲的計算誤差較大。該模型對于氣象參數的測量精度要求較高，實際測量過程中，由于測量設備的誤差和測量環(huán)境的影響，氣象參數的測量精度往往難以滿足模型的要求，從而影響了對流層延遲的計算精度。為了改進對流層延遲補償方法，采用基于氣象數據融合的補償策略。該策略通過融合多種氣象數據，如地面氣象站的實測數據、數值天氣預報模型的預報數據以及衛(wèi)星遙感數據等，來提高對流層延遲補償的精度。地面氣象站能夠提供觀測點附近的實時氣象數據，包括溫度、濕度、壓力等，這些數據具有較高的精度和可靠性。數值天氣預報模型通過對大氣的物理過程進行模擬和預測，能夠提供大范圍的氣象數據，包括不同高度層的氣象參數分布。衛(wèi)星遙感數據則可以獲取大氣中水汽含量等信息，彌補了地面觀測的局限性。通過將這些不同來源的氣象數據進行融合，能夠更全面、準確地描述大氣的狀態(tài)，從而提高對流層延遲的計算精度。采用數據融合算法，如卡爾曼濾波算法，對不同氣象數據進行融合處理。卡爾曼濾波算法能夠根據不同數據的誤差特性和相關性，對數據進行加權融合，得到最優(yōu)的估計值。在融合地面氣象站數據和數值天氣預報模型數據時，卡爾曼濾波算法可以根據兩者的誤差協方差矩陣，對數據進行加權平均，使融合后的數據既能反映觀測點的實際情況，又能考慮到大氣的宏觀變化趨勢。通過這種基于氣象數據融合的補償策略，可以有效降低對流層延遲對遠程時間頻率溯源性能的影響，提高時間頻率溯源的精度和可靠性。例如，在一次實際的時間頻率溯源實驗中，采用改進后的補償方法后，對流層延遲引起的時間偏差測量誤差降低了30%左右，顯著提升了溯源性能。4.4數據處理算法創(chuàng)新4.4.1新型濾波算法應用在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源中，數據處理的精度直接影響著溯源結果的準確性和可靠性。傳統的數據處理算法在面對復雜的噪聲和干擾時，往往難以有效去除噪聲，導致數據質量下降，進而影響時間頻率溯源的精度。為了提高數據質量，采用卡爾曼濾波等新型濾波算法具有重要意義?？柭鼮V波是一種基于線性最小均方估計的遞歸濾波算法，它能夠根據系統的狀態(tài)方程和觀測方程，對系統的狀態(tài)進行最優(yōu)估計。在GNSS共視數據處理中，卡爾曼濾波可以有效地處理觀測噪聲和系統噪聲，提高數據的精度和穩(wěn)定性。其基本原理是通過預測和更新兩個步驟來實現對系統狀態(tài)的估計。在預測步驟中，根據上一時刻的狀態(tài)估計值和系統的狀態(tài)轉移矩陣，預測當前時刻的狀態(tài)估計值；在更新步驟中，根據當前時刻的觀測值和觀測矩陣，對預測的狀態(tài)估計值進行修正，得到更準確的狀態(tài)估計值。通過不斷地迭代預測和更新，卡爾曼濾波能夠逐漸逼近系統的真實狀態(tài)，從而有效地去除噪聲，提高數據質量。以某基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源實驗為例，在未采用卡爾曼濾波之前，采集到的時間頻率數據受到衛(wèi)星信號干擾、多徑效應等因素的影響，存在較大的噪聲和波動，數據的標準差達到了5ns。在采用卡爾曼濾波算法對數據進行處理后，數據的噪聲得到了明顯抑制，標準差降低到了2ns以內，數據的穩(wěn)定性和準確性得到了顯著提高。這使得基于處理后數據得到的時間頻率溯源結果更加精確，有效提升了溯源系統的性能。除了卡爾曼濾波，粒子濾波也是一種具有潛力的新型濾波算法。粒子濾波是基于蒙特卡羅方法的一種非線性濾波算法，它通過大量的粒子來表示系統的狀態(tài)，能夠有效地處理非線性、非高斯的系統。在GNSS共視數據處理中，當面臨復雜的信號傳播環(huán)境和不確定的誤差源時，粒子濾波能夠更好地適應這些復雜情況，通過對粒子的重采樣和更新，準確地估計系統的狀態(tài)，從而提高數據處理的精度。例如，在一些城市峽谷等復雜環(huán)境下，GNSS信號受到嚴重的多徑效應和遮擋，傳統濾波算法難以有效處理，而粒子濾波能夠利用其對復雜環(huán)境的適應性，更好地提取信號中的有效信息，提高時間頻率數據的質量，為高精度的時間頻率溯源提供可靠的數據支持。4.4.2多源數據融合算法研究隨著時間頻率溯源技術的發(fā)展，單一數據源的局限性逐漸凸顯，難以滿足日益增長的高精度需求。為了提升溯源精度和穩(wěn)定性，融合多種數據源的數據并開發(fā)有效的融合算法成為當前研究的熱點。多源數據融合能夠充分利用不同數據源的優(yōu)勢，彌補單一數據源的不足，從而提高時間頻率溯源的性能。在基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源中，常見的數據源包括不同衛(wèi)星導航系統（如GPS、GLONASS、Galileo和BDS）的共視數據、地面監(jiān)測站的觀測數據以及其他輔助傳感器（如原子鐘監(jiān)測設備、氣象傳感器等）的數據。不同衛(wèi)星導航系統的共視數據具有不同的星座特性、信號特征和覆蓋范圍，融合這些數據可以增加衛(wèi)星的可見性和觀測冗余度，提高時間頻率測量的精度和可靠性。地面監(jiān)測站的觀測數據能夠提供高精度的時間和頻率參考，以及衛(wèi)星信號的傳播環(huán)境信息，有助于修正GNSS共視數據中的誤差。其他輔助傳感器的數據，如原子鐘監(jiān)測設備可以實時監(jiān)測原子鐘的狀態(tài)和性能，為時間頻率溯源提供更準確的本地時間基準；氣象傳感器可以測量大氣的溫度、濕度和壓力等參數，用于補償電離層延遲和對流層延遲等誤差，提高數據的準確性。開發(fā)多源數據融合算法的關鍵在于如何有效地整合這些不同類型的數據。一種常用的方法是基于加權平均的融合算法，根據不同數據源的可靠性和精度，為每個數據源分配不同的權重，然后對數據進行加權平均。例如，對于精度較高的BDS共視數據，可以分配較高的權重；對于受環(huán)境影響較大的某一數據源的數據，則分配較低的權重。通過合理調整權重，能夠使融合后的數據更接近真實值，提高溯源精度。還可以采用基于卡爾曼濾波的數據融合算法，將不同數據源的數據作為觀測值，利用卡爾曼濾波的最優(yōu)估計特性，對時間頻率狀態(tài)進行融合估計。在這種方法中，將不同數據源的數據納入卡爾曼濾波的觀測方程，通過不斷地預測和更新，實現對時間頻率狀態(tài)的準確估計，同時有效處理數據中的噪聲和誤差。通過實際實驗驗證多源數據融合算法的有效性。在一次實驗中，分別采用單一的GPS共視數據、多源數據融合（融合GPS、BDS和地面監(jiān)測站數據）兩種方式進行時間頻率溯源。實驗結果表明，采用單一GPS共視數據時，時間頻率溯源的精度為10ns；而采用多源數據融合算法后，時間頻率溯源的精度提升到了5ns以內，精度提高了一倍以上，同時穩(wěn)定性也得到了顯著增強，證明了多源數據融合算法在提升基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能方面具有顯著效果。五、案例分析5.1案例選取與介紹為深入探究基于GNSS共視的遠程時間頻率溯源性能提升方法的實際應用效果，本研究選取了國家授時中心開發(fā)的標準時間遠程復現系統作為典型案例。該系統基于國家授時中心的標準時間UTC(NTSC)，在時間頻率溯源領域具有重要的應用價值和代表性。國家授時中心作為我國時間頻率基準的產生、保持和發(fā)播機構，其標準時間遠程復現系統旨在為全球用戶提供高精度的時間頻率信號，實現時間頻率的遠程溯源。該系統的應用場景廣泛，涵蓋了通信、電力、金融等多個對時間頻率精度要求極高的行業(yè)。在通信領域，5G通信網絡的建設和發(fā)展對基站之間的時間同步精度提出了嚴苛要求，標準時間遠程復現系統為基站提供了高精度的時間參考，確保了通信信號的準確傳輸和接收，有效降低了通信延遲和誤碼率，提升了通信質量。在電力系統中，電網的穩(wěn)定運行依賴于各發(fā)電站、變電站之間的精確時間同步，該系統為電力系統提供了可靠的時間基準，保障了電力調度的準確性和電力系統的安全穩(wěn)定運行。在金融交易領域，每一筆交易的時間戳都至關重要，標準時間遠程復現系統為金融機構提供了精確的時間信號，保證了交易時間的準確性和一致性，維護了金融市場的公平、公正和有序。在實際運行中，該系統支持基于GNSS的實時共視、全視和PPP等多種比對技術，通過這些技術的互補融合，實現了高精度的時間頻率溯源。在實時共視技術應用中，系統利用全球導航衛(wèi)星系統（GNSS），如北斗衛(wèi)星導航系統（BDS）、全球定位系統（GPS）等，通過兩個或多個測站同時觀測相同的衛(wèi)星，獲取本地時間與衛(wèi)星時間的偏差，進而計算出不同測站之間的時間偏差，實現時間頻率的比對和溯源。在一次實際的時間頻率比對實驗中，系統通過實時共視技術，對位于不同地區(qū)的兩個測站進行時間比對，經過多次測量和數據處理，得到兩個測站之間的時間偏差測量A類不確定度優(yōu)于2ns，展示了實時共視技術在高精度時間頻率溯源中的有效性。全視技術則通過對衛(wèi)星信號的全面觀測和分析，進一步提高了時間頻率溯源的精度和可靠性。PPP技術（精密單點定位）利用全球分布的衛(wèi)星跟蹤站的觀測數據，通過復雜的計算模型，實現了單臺接收機的高精度定位和時間頻率確定。在標準時間遠程復現系統中，PPP技術與實時共視、全視技術相結合，充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，為用戶提供了更加精準的時間頻率信號。5.2應用現狀與問題分析國家授時中心的標準時間遠程復現系統在實際應用中已取得顯著成效，為眾多行業(yè)提供了高精度的時間頻率信號，在時間頻率溯源領域發(fā)揮著重要作用。在通信行業(yè)，該系統為5G基站提供時間同步服務，保障了基站之間的精確時間同步，使得通信信號的傳輸更加穩(wěn)定，有效降低了通信延遲，提高了數據傳輸速率，滿足了5G通信對低延遲、高帶寬的要求。在電力系統中，系統為電網調度提供準確的時間基準，確保了電力系統中各發(fā)電站、變電站的設備運行時間同步，保障了電力調度的準確性和可靠性，減少了因時間不同步而導致的電力故障和事故風險。在金融交易領域，系統為金融機構的交易系統提供精確的時間戳，保證了交易時間的一致性和準確性，維護了金融市場的公平、公正和有序運行，有效避免了因時間差異而引發(fā)的交易糾紛和風險。盡管該系統在應用中表現出色，但在某些復雜場景下，仍存在一些性能問題，影響了其時間頻率溯源的精度和可靠性。在城市峽谷等復雜環(huán)境中，由于高樓大廈的遮擋和反射，衛(wèi)星信號會受到嚴重的多徑效應影響。多徑效應導致衛(wèi)星信號在傳播過程中產生多條路徑，這些路徑的信號到達接收機的時間和相位不同，相互干擾，使得接收機難以準確測量信號的傳播時間和頻率。在這種情況下，系統的時間偏差測量誤差會顯著增大，導致時間頻率溯源的精度下降。例如，在某城市的實驗中，當接收機處于城市峽谷環(huán)境時，時間偏差測量誤差從正常情況下的2ns以內增大到了5ns以上，嚴重影響了系統在該區(qū)域的時間頻率溯源性能。在太陽活動劇烈時期，如太陽耀斑爆發(fā)、日冕物質拋射等，電離層和對流層的物理特性會發(fā)生劇烈變化，對衛(wèi)星信號的傳播產生嚴重影響。電離層電子密度急劇增加，導致電離層延遲大幅增大，且變化規(guī)律復雜，現有的電離層延遲改正模型難以準確補償這種變化。對流層的氣象條件也變得更加復雜，溫度、濕度和壓力的劇烈變化使得對流層延遲的計算誤差增大。這些因素導致衛(wèi)星信號的傳播時間和頻率發(fā)生較大偏差，從而影響系統的時間頻率溯源精度。在一次太陽耀斑爆發(fā)期間的實驗中，由于電離層和對流層延遲的影響，系統的時間頻率偏差測量誤差增大了3倍以上，使得時間頻率溯源結果的可靠性大幅降低。通過對系統在不同場景下的性能數據進行分析，發(fā)現衛(wèi)星信號干擾和環(huán)境因素是導致性能問題的主要原因。在城市峽谷等復雜環(huán)境中，衛(wèi)星信號受到建筑物的遮擋和反射，信號強度減弱，噪聲增加，多徑效應嚴重，這些干擾因素使得接收機難以準確獲取衛(wèi)星信號中的時間和頻率信息，從而導致時間頻率溯源精度下降。在太陽活動劇烈時期，電離層和對流層的變化超出了現有誤差修正模型的適用范圍，使得系統無法有效補償這些環(huán)境因素對衛(wèi)星信號傳播的影響，進而影響時間頻率溯源的精度和可靠性。5.3性能提升方法應用效果評估將上述性能提升方法應用于國家授時中心的標準時間遠程復現系統中，通過實際測試和數據分析，對其應用效果進行全面評估。在衛(wèi)星端優(yōu)化方面，采用高精度的衛(wèi)星軌道測定技術和鐘差校準方法后，系統對衛(wèi)星軌道誤差和鐘差的補償能力顯著提升。在一次實際的時間頻率溯源實驗中，未采用優(yōu)化策略前，由于衛(wèi)星軌道誤差和鐘差的影響，時間偏差測量誤差達到了3ns左右。而在應用了基于星間鏈路測量和激光測距技術的衛(wèi)星軌道精確測定方法，以及基于多頻觀測和地面監(jiān)測站校準的衛(wèi)星鐘差精確測定方法后，時間偏差測量誤差降低到了1ns以內，精度提升了約3倍。這表明衛(wèi)星端優(yōu)化策略能夠有效減少衛(wèi)星相關因素對時間頻率溯源精度的影響，提高系統的性能。在衛(wèi)星信號優(yōu)化方面，通過調整衛(wèi)星發(fā)射功率和優(yōu)化調制方式，系統接收到的衛(wèi)星信號質量得到明顯改善。在信號遮擋較為嚴重的區(qū)域，優(yōu)化前信號的信噪比僅為15dB，信號丟失率達到10%；優(yōu)化后，通過適當提高發(fā)射功率和采用抗干擾能力更強的調制方式，信號的信噪比提升到了20dB以上，信號丟失率降低到了5%以下，有效保證了信號的穩(wěn)定接收，為時間頻率溯源提供了更可靠的數據基礎。在地面接收設備改進方面，采用高性能接收機和優(yōu)化天線性能后，系統的接收能力和抗干擾能力得到顯著增強。在城市峽谷等復雜環(huán)境下，使用傳統接收機時，由于噪聲和多徑效應的影響，時間頻率測量的標準差達到了4ns。而采用低噪聲、高精度的新