基于多波段观测的长波高精度授时方法研究

As an effective backup and complement to satellite timing，long wave time service is a kind of high accurate timing method in land-based timing technology. It is of importance and valuable to study. The purpose of this project is to study the exact calculations of the propagation delay during long wave time service. By analyzing the factors affecting on the prediction accuracy of ground wave propagation delay, we proposed a new method to improve the accuracy of long wave timing using the characteristics of multi-frequency signals in ground wave propagation. Firstly, this project discusses theoretically the influences affecting the prediction accuracy of the traditional time delay including the transport distances, the refraction index of the atmosphere, and the effective conductance. Secondly, we evaluated the absolute time delay through the observation of multiband signal difference and further modified the time delay prediction of the long wave timing by combining the basic properties and space correlations of the multi-frequency signals in the propagation process of ground wave.This method can eliminate the common errors in the propagation path, and improve the calculation precision of the traditional method. At the same time, the equivalent electrical parameters of the ground are retrieved by the simulation results of the multi-frequency observation signal to improve the accuracy of the traditional time delay prediction. Through the implementation of this project, we can further reveal the propagation law of long wave ground wave in order to meet the requirements of modern timing accuracy.

长波授时作为卫星授时的有效备份和补充，是陆基授时中精度较高的授时手段，具有重要的研究意义和科学价值。本项目旨在研究长波授时中地波传播时延的精确计算问题。通过对地波传播时延预测精度影响因素的分析，我们提出了一种利用多频信号在地波传播中的特性进行高精度授时的新方法。本项目首先从理论上探讨了影响传统时延预测精度的主要因素，包括传播路径距离、大气折射指数、等效电导率等。其次，结合多频信号在地波传播过程中的基本规律和空间相关性，利用多频段观测信号的时延差估算传播的绝对时延，对长波授时的时延预测做出改进。该方法可以消除传播路径上的公共误差，提高传统时延预测的计算精度。同时，利用多频观测信号的模拟结果可以反演地面的等效电参数。通过本项目的实施，能够进一步揭示长波地波的传播规律，完善长波时延的计算方法，提高长波授时的精度，满足现代化建设对授时精度的要求。

长波授时作为卫星授时的有效备份和补充，是陆基授时中精度较高的授时手段，具有重要的研究意义和科学价值。但是，与卫星授时相比，长波授时的精度难以满足现代化建设的需求，因此有必要从本质上研究提高长波授时精度的方法。本项目研究了长波授时中地波传播时延的精确计算问题，从理论上探讨了影响传统时延预测精度的主要因素，包括传播路径距离、大气折射指数、等效电导率等。结合多频段信号在地波传播过程中的基本规律和空间相关性，利用多频段观测信号的时延差估算传播路径上的绝对时延，对长波授时的时延预测方法做出改进。该方法可以消除传播路径上的公共误差，提高传统时延预测的计算精度。同时，开展了利用多频观测信号的模拟结果反演地面的等效电参数的研究。测试和研究结果表明：长波传播路径上气象参数、地形以及大地电导率等都是影响长波传播时延预测精度的关键因素；这些因素总体可以归结为系统误差和随机误差，分别对应影响授时的准确度和稳定度。长波传播时延具有一定的日变化特征，并且随着气象等因素存在实时性变化。在不考虑随机噪声影响的情况下，一天内的变化小于50ns。当传播频率恒定时，差分方法是提高长波系统授时和定位精度的有效手段。另外，理论分析表明不同频率信号的传播时延不同，利用两者之间的时延差可以对传播路径的精确距离进行估计，从而有效提高授时精度。需要说明，时延差的测量精度也会影响精确距离的估计结果。通过本项目的实施，进一步揭示了长波地波的传播规律，完善了长波传播时延的精确计算方法，提高了长波授时的精度。