一种削弱北斗系统内偏差的时间传递方法

本发明属于时间频率传递，具体涉及一种削弱北斗系统内偏差的时间传递方法。

背景技术：

1、目前，高精度授时的需求日趋增加，卫星授时优势凸显，开展卫星授时相关研究意义重大。随着现代科技的发展和智慧行业的兴起，各领域对于时间信息有了更大尺度的依赖，例如：5g通信网中的基站要求3纳秒的事后时间同步精度，甚长基线网中的各测站要求亚纳秒量级的事后时间同步精度，深空探测网中的各航天器要求亚纳秒量级的实时时间同步精度。从以上场景可以看出，时间用户的需求逐渐从事后走向实时，只有实时精准的时间信息才能实现对海量用户的微观调控。

2、全球卫星导航系统能够连续稳定可靠地运行，在地球表面或近地空间的任何地点均可进行全天时全天候的观测，以其较高的测量精度、广阔的覆盖范围、便捷的实现方式等优势在导航定位授时各领域发挥着不可替代的作用。

3、现有技术中，基于北斗卫星导航系统实现地面站间时间传递时，所有北斗卫星一起参与解算得到站间钟差，当前可用的北斗系统包括北斗二号和北斗三号卫星，空中卫星的增多有利于增加测站的可见卫星数目、优化卫星的空间几何构型，还可以增强北斗系统定位导航授时服务的可用性和可靠性。然而，北斗二号和北斗三号是分步建设的，两代卫星间存在差异，现有的时间传递方法未考虑北斗二号和北斗三号卫星间的系统内偏差，这就导致解算结果存在系统性偏差，进而影响时间传递性能。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种削弱北斗系统内偏差的时间方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供一种削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，包括：

3、确定待同步的多个测站，并获取各测站预设频点的原始观测方程，所述原始观测方程包括原始伪距观测值和原始相位观测值；

4、针对各预设频点，根据精密星历、精密星钟和所述原始伪距观测值确定残余伪距观测值，并根据精密星历、精密星钟和所述原始相位观测值确定残余相位观测值；

5、对各预设频点的所述残余伪距观测值进行双频消电离层组合，得到伪距组合观测值，并对各预设频点的所述残余相位观测值进行双频消电离层组合，得到相位组合观测值；

6、根据所述伪距组合观测值及所述相位组合观测值求解待估计参数，所述待估计参数包括北斗卫星的系统内偏差tdb；

7、根据所述待估计参数的值，解算得到每个所述测站的接收机钟差；

8、根据所述接收机钟差，对任意进行时间传递的所述测站的接收机进行互差，实现测站间的时间传递。

9、在本发明的一个实施例中，所述确定待同步的多个测站，并获取各测站预设频点的原始观测方程的步骤，包括：

10、确定待同步的多个测站；

11、分别从北斗b1i和b3i两个预设频点获取各测站的原始伪距观测值和原始相位观测值。

12、在本发明的一个实施例中，各测站预设频点的原始观测方程为：

13、

14、

15、式中，ρk表示测站与北斗卫星k之间的几何距离，c表示光速，dtr表示接收机r的钟差，dtk表示北斗卫星k的钟差，tk表示北斗卫星k的对流层延迟，表示预设频点i处北斗卫星k的电离层延迟，pik、分别表示原始伪距观测值和原始相位观测值，分别表示pik和的观测噪声，λi表示预设频点i的载波波长，表示预设频点i处北斗卫星k的模糊度，i＝1或2，i＝1表示预设频点北斗b1i，i＝2表示预设频点北斗b3i。

16、在本发明的一个实施例中，所述针对各预设频点，根据精密星历、精密星钟和所述原始伪距观测值确定残余伪距观测值，并根据精密星历、精密星钟和所述原始相位观测值确定残余相位观测值的步骤，包括：

17、下载精密星历和精密星钟；

18、分别将预设频点北斗b1i、北斗b3i的所述原始伪距观测值减去精密星历和精密星钟，得到预设频点北斗b1i的残余伪距观测值以及预设频点北斗b3i的残余伪距观测值；

19、分别将预设频点北斗b1i、北斗b3i的所述原始相位观测值减去精密星历和精密星钟，得到预设频点北斗b1i的残余相位观测值以及预设频点北斗b3i的残余相位观测值。

20、在本发明的一个实施例中，所述伪距组合观测值为：

21、

22、所述相位组合观测值为：

23、

24、其中，fi表示预设频点i对应的频率，分别表示伪距组合观测值和相位组合观测值，分别表示和的观测噪声，λif表示所述相位组合观测值的载波波长，表示所述相位组合观测值的模糊度，所述北斗卫星的系统内偏差tdb为北斗二号卫星与北斗三号卫星的系统内偏差，为以北斗二号卫星解算的接收机钟差，为北斗三号卫星解算的接收机钟差。

25、在本发明的一个实施例中，所述根据所述伪距组合观测值及所述相位组合观测值求解待估计参数的值的步骤之后，还包括：

26、根据求解出的第一tdb时间序列，利用泊尔松相关函数计算历元间的相关性；

27、基于所述相关性，利用随机游走模型估计第二tdb时间序列。

28、在本发明的一个实施例中，所述第二tdb时间序列其中，t表示历元，表示tdb的随机噪声。

29、在本发明的一个实施例中，所述待估计参数还包括：三维位置改正数、天顶对流层湿延迟、各测站可见卫星m的消模糊度和北斗三号卫星解算的接收机钟差

30、所述根据所述待估计参数的值，解算得到每个所述测站的接收机钟差的步骤，包括：

31、根据所述第二tdb时间序列以及求解得到的三维位置改正数、天顶对流层湿延迟、各测站可见卫星m的消模糊度和北斗三号卫星解算的接收机钟差的值，解算得到每个所述测站的接收机钟差。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

33、本发明提供了一种削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，由于该时间传递方法引入了北斗卫星的系统内偏差tdb并建立了合理的系统内偏差的随机模型，因此能够有效剥离系统内偏差和接收机钟差，进而提高时间传递的精度以及频率传递的稳定度。

34、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，其特征在于，所述确定待同步的多个测站，并获取各测站预设频点的原始观测方程的步骤，包括：

3.根据权利要求2所述的削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，其特征在于，各测站预设频点的原始观测方程为：

4.根据权利要求3所述的削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，其特征在于，所述针对各预设频点，根据精密星历、精密星钟和所述原始伪距观测值确定残余伪距观测值，并根据精密星历、精密星钟和所述原始相位观测值确定残余相位观测值的步骤，包括：

5.根据权利要求4所述的削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，其特征在于，所述伪距组合观测值为：

6.根据权利要求1所述的削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，其特征在于，所述根据所述伪距组合观测值及所述相位组合观测值求解待估计参数的值的步骤之后，还包括：

7.根据权利要求6所述的削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，其特征在于，所述第二tdb时间序列其中，t表示历元，表示tdb的随机噪声。

8.根据权利要求7所述的削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，其特征在于，所述待估计参数还包括：三维位置改正数、天顶对流层湿延迟、各测站可见卫星m的消模糊度和北斗三号卫星解算的接收机钟差

技术总结
本发明公开了一种削弱北斗系统内偏差的时间传递方法，包括：获取待同步测站预设频点的原始观测方程；针对各预设频点，根据精密星历、精密星钟、原始伪距观测值和原始相位观测值，确定残余伪距观测值及残余相位观测值；对各预设频点的残余伪距观测值和残余相位观测值分别进行双频消电离层组合，得到伪距组合观测值和相位组合观测值；根据伪距组合观测值及相位组合观测值求解待估计参数，待估计参数包括北斗卫星的系统内偏差；根据待估计参数的值，解算得到每个测站的接收机钟差；根据接收机钟差，对任意进行时间传递的测站的接收机进行互差，实现测站间的时间传递。本发明可剥离系统内偏差和接收机钟差，提高了时间传递精度和频率传递的稳定度。

技术研发人员：钦伟瑾,王侃,杨海彦,任晓乾,杨旭海
受保护的技术使用者：中国科学院国家授时中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11