普通用户可能不会注意到,但如今的全球定位系统(GPS)比几年前更可靠了。
GPS被军队、急救人员、测量人员甚至消费者广泛使用,它是一个导航和定位系统,由地面监视器和依赖原子钟的卫星群组成。一种统计方法,由美国国家标准与技术研究所并在几个合作者的帮助下进行了测试和实施,使分析这些星载时间信号的准确性和可靠性的工作大大加快和容易。该方法将有助于确保GPS时钟产生精确的位置和距离测量,并与官方世界时间保持密切同步。
在最近的一篇论文中描述的NIST方法,在过去几年里已经被纳入海军研究实验室(NRL)管理的GPS时钟分析软件系统。卫星时钟——部分基于NIST最初的研究的商业设备——使用铷原子的自然振荡作为“节拍”,或频率标准。该算法有助于检测和纠正GPS时间和频率异常。该论文的第一作者、NIST电子工程师大卫·豪(David Howe)表示,该算法还可用于改善对其他类型原子钟的控制,并已被纳入商业软件和各种计时应用的仪器中。
GPS接收器根据与空间中已知位置的三颗或更多GPS卫星的距离来确定其位置。这个距离是从卫星无线电信号传输到接收器的时间计算出来的。因此,计时精度影响距离测量。NIST方法进行了一系列的数学计算,以解释时钟运行中同时出现的各种随机“噪声”波动。
这使得估计许多误差来源和以分钟或小时而不是以天来确定时钟不稳定的开始变得更容易。这样就可以及时做出调整。该技术还可以在建造GPS卫星的过程中加速对时钟的评估,在这一过程中,测试时间是非常宝贵的。Howe说:“最终,对于许多使用GPS进行时间和导航的人来说,它应该提高可靠性、稳定性和准确性。”
这篇论文的合著者包括来自NRL、加州理工学院喷气推进实验室、法国贝桑松天文台和南卡罗莱纳汉密尔顿技术服务中心的科学家。
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