地基長波導(dǎo)航/授時(shí)系統(tǒng)是國家PNT體系的重要組成部分,是GPS、北斗等星基導(dǎo)航/授時(shí)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(shí)延的高精度預(yù)測是提高其導(dǎo)航/授時(shí)精度的關(guān)鍵因素之一。本文在對我國蒲城長波授時(shí)臺信號進(jìn)行長期監(jiān)測的基礎(chǔ)上,分析了長波信號沿地表傳播時(shí)的時(shí)變特性,研究了傳播時(shí)延與溫度之間的相關(guān)性,采用最小二乘法構(gòu)建了長波傳播時(shí)延隨溫度變化的時(shí)變模型。結(jié)果顯示,模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)測結(jié)果吻合較好,可有效提高時(shí)延預(yù)測精度。 

【文章來源】：科技通報(bào). 2020,36(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)測量系統(tǒng)

圖3為XUT接收點(diǎn)傳播時(shí)延的日變化情況。從圖3中可以看出，1日之內(nèi)傳播時(shí)延并不是恒定不變的，其值在夜間較小，日出前后達(dá)到最低值，而后逐漸增大，15時(shí)左右達(dá)到最大值。而引起傳播時(shí)延隨時(shí)間變化的主要原因有:(1)傳播路徑上大氣折射率隨時(shí)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(shí)間的改變，導(dǎo)致大氣折射率呈現(xiàn)出時(shí)變的特點(diǎn)，從而影響電波傳播的特性，且傳播距離越長時(shí)，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(dǎo)率)隨時(shí)間的變化。大地導(dǎo)電特性除與地面介質(zhì)類型(如土壤、沙漠、湖泊、海水等)有關(guān)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(guān)[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(guān)系。盡管我們目前無法對地面的這些因素進(jìn)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(diǎn)附近同期的溫度信息，并與傳播時(shí)延進(jìn)行了比對，結(jié)果如圖4所示。由圖可見，傳播時(shí)延與溫度之間有著近似線性的關(guān)系，溫度升高或降低的同時(shí)，傳播時(shí)延也會發(fā)生同樣的變化。表1給出了4 d的傳播時(shí)延與溫度之間的相關(guān)值，其相關(guān)性均達(dá)到90%以上。

地基長波導(dǎo)航系統(tǒng)通常由1個(gè)主臺和2～3個(gè)副臺組成臺鏈，基于雙曲線定位原理，通過測量主副臺的時(shí)差來實(shí)現(xiàn)定位。即在某觀測點(diǎn)測量同一臺鏈不同副臺與主臺的信號到達(dá)時(shí)間差，并將時(shí)間差轉(zhuǎn)換為距離差。而具有相同距離差的點(diǎn)的軌跡是一條雙曲線，多組雙曲線的交點(diǎn)就確定了觀測點(diǎn)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(shí)延發(fā)生復(fù)雜的變化，這種變化不僅是空變的，更是時(shí)變的，而將時(shí)變的時(shí)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(shí)延的時(shí)變量可達(dá)數(shù)百納秒甚至微秒量級[16]，對應(yīng)的定位誤差就是數(shù)十到數(shù)百米。隨著長波導(dǎo)航系統(tǒng)精度需求的不斷提高，要實(shí)現(xiàn)與GPS、北斗等星基導(dǎo)航系統(tǒng)相媲美的精度，需要對傳播時(shí)延的時(shí)變特性進(jìn)行系統(tǒng)的研究。而傳播時(shí)延時(shí)變特性的研究與時(shí)變規(guī)律的掌握則需建立在對地基長波導(dǎo)航/授時(shí)信號進(jìn)行長期監(jiān)測與分析的基礎(chǔ)之上。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3540309