2023年11月30日发(作者：)

基于卫星共视法的时间频率远程校准原理

王莉萍 徐亮 / 上海市计量测试技术研究院

摘 要

文章从实际发展需求出发，对测量准确度较高的卫星共视法开展研究，为时频量传体系的

革新提供了新的思路。该方法是利用卫星作为转发器的远程校准技术，其充分利用了现代通信技术

和互联网，大大降低了校准的风险与成本，同时实现了实时监控和动态管理，为全面监督管理打开

了新的局面。

关键词

时间频率；频率信号；原子钟；卫星共视；远程校准

0 引言

时间是国际体系七个基本单位中最高精度和应

用最广泛的物理量，用以描述物体运动的特性。由

于计时工具不断改进，对时间的准确度已经提升到

了10数量级，甚至更高。因此高准确度的时间频

-14

率标准及其传递比对和同步方法，可用于研究一些

基本物理常数是否随时间变化等基础科学方面的重

大问题，并且在卫星导航、深空探测等前沿科学研

究领域也有着广泛的应用。

传统的原子频率标准装置的校准对于环境要求

非常严格，一旦达不到标准要求，该装置存在极大

的不确定风险。同时，传统校准方法其装置送检校

准的周期较长，对于参与科研项目研究，需24 h上

电工作的原子频率标准装置，难以满足其校准需求。

因此远程校准技术的研究是未来发展的主要方向。

时间频率的传递和发播是基准钟之间、守时钟

组之间以及守时钟组和终端用户之间量值溯源、传

递和比对的桥梁。基于原子钟频率标准有其自身的

特点，可以避免地理限制，并以电磁波作为载波进

行远距离传输。随着卫星定位系统的广泛应用和计

算机网络传输技术的不断发展，为远程校准提供了

契机和条件。

过解析相应卫星授时接收机接收到的卫星通信信号，

得到时间信号，以实现时间的量值传递。卫星授时

涉及卫星系统时间、相应卫星上星载钟时间以及使

用方时间。三者之间的关系如图1所示。

图1 卫星时间量传关系示意图

设卫星授时接收机接收到的是第颗卫星的信

i

号，该信号发射时的卫星系统时间为，第颗卫

ti

XT

星钟时间为；卫星授时接收机接收时的卫星系

t

WT

统时间为，用户钟显示时间为；第颗卫星

tti

XRYR

钟时间在信号发射时与卫星系统时间之间的偏差为

Δ，可利用星载钟参数对导航电文播发的信号时

t

WX

刻进行修正；Δ为利用卫星信号算出的接收机接

t

YX

收时用户钟时间与卫星系统时间的偏差；卫星信号

传输距离为，则：

ρ

= （1）

( - ) + ( - ) + ( - )

XXYYZZ

srsrsr

222

式中，（，，）为用户接收机坐标

XYZ

rrr

ρ

j

则： = - = + Δ + Δ - Δ（2）

cc

ttτtt

YRWTYXWX

ρ

j

即：Δ = + Δ - Δ - （3）

ttτ

YXWX

cc

1 共识法校准比对基础

卫星共视远程校准方法以卫星为中间载体，以

接收卫星信号时间为中间量进行计算，因此卫星授

时是该远程校准方法的基础。卫星授时是指系统通

2019/3 总第274期

国内统一刊号

CN31-1424TB

／