一种转发式定时接收机的绝对时延校准方法技术

技术编号:20874849 阅读:32 留言:0更新日期:2019-04-17 11:12
本发明专利技术提供了一种转发式定时接收机的绝对时延校准方法,利用转发式系统地面主控站保持的高精度时间频率信号,通过接收空中信号的方式,实现对转发式定时接收机的绝对时延校准,该方法的校准精度优于校准过程繁琐且成本高的信号源校准方法,该方法操作简单,无需额外的辅助校准设备。

【技术实现步骤摘要】
一种转发式定时接收机的绝对时延校准方法
本专利技术涉及一种接收机的绝对时延校准方法。
技术介绍
接收机的绝对时延校准是一项公认的难题。目前常用的接收机绝对时延校准方法是采用于信号模拟源的校准方法,对接收机终端的天线、天线电缆、接收机单元分别进行校准,校准的难点是天线和接收机单元。天线的校准需要在特定的微波暗室环境下使用矢量网络分析仪测量天线的群时延,测量不确定度约为1ns。接收机单元的校准需要使用价格昂贵的信号源模拟器、高速示波器等辅助测试设备,如图1所示,首先对模拟器进行自校准,标定伪距零值,然后测量接收机外时频参考信号的相位关系对接收机时延的影响,测试开关机下的通道一致性等等。校准过程复杂,注意的环节较多,需要特定的平台和专业测试人员才能准确地完成校准。目前,接收机单元绝对时延校准精度约为1.5ns(1σ)。因此,接收机绝对时延校准不确定度约为2ns。转发式卫星导航试验系统不同于GNSS系统,利用通信卫星提供定位和授时服务,卫星上无星载原子钟,导航信号在地面主控站产生,然后上行至通信卫星转发器,向用户广播。地面主控站实时测量信号从主控站主钟出口至卫星转发式器出口的时延值,并以虚拟钟参数的形式在导航电文中广播。虚拟钟参数同时包含了卫星到地面主控站下行路径中的电离层时延及对流层时延。目前对转发式系统接收终端的绝对时延校准仍然采用传统的基于信号模拟器的方法,需要购置相应频点的信号模拟器才能完成,校准过程复杂,且成本高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种高精度转发式接收机绝对时延校准方法,充分利用转发式系统的独特优势,只需将待校准设备搬移至系统的地面主控站,利用系统主控站保持的时间频率信号,即可实现高精度的绝对时延校准,校准步骤简单,无需额外校准设备。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:步骤1,地面主控站提供1路CAPST10MHz频率信号和1路CAPST1PPS时间信号;步骤2,分别将10MHz频率信号和1PPS时间信号接入待校准的转发式定时接收机;将天线固定在坐标测定的室外基墩上,用电缆连接室外天线与室内的转发式定时接收机;步骤3,利用计数器测量出连接CAPST信号的物理参考点至接收机1PPS输入端的参考电缆时延值;利用计数器测量出连接天线及接收机的天线电缆时延值;步骤4,将参考电缆时延值和天线电缆时延值输入转发式定时接收机,将转发式定时接收机的内部时延值设置为零;步骤5,转发式定时接收机接收转发式卫星信号,获得伪距;通过对伪距值进行几何路径时延改正、虚拟钟改正、地球自转效应改正以及步骤4中设置的参考电缆时延值和天线电缆时延值改正,得到接收机外部参考CAPST与经接收卫星信号得到的CAPST的偏差ΔT;步骤6,采集获得至少1天的(ti,ΔTi),i=1~n,ti为数据时标,ΔTi为对应时刻的偏差值,n为数据总个数;步骤7,统计ΔTi的均值,即为待校准的转发式定时接收机的时延值,包含接收机单元和天线的总时延。所述的步骤4中若将参考电缆时延值和天线电缆时延值均设置为零,则ΔTi的均值包含接收机单元、天线、天线电缆和参考电缆在内的总时延值。本专利技术的有益效果是:基于转发式系统信号从地面产生、信号由卫星转发的独特工作方式,操作简单,成本低廉,精度高,无需额外辅助校准设备,明显优于传统的基于信号模拟源的绝对时延校准方法。同时,本专利技术可以扩展应用于北斗、GPS等GNSS接收机的绝对时延校准。附图说明图1是基于信号模拟源的接收机绝对时延校准方法示意图;图2是本专利技术提出的转发式定时接收机的绝对时延校准方法示意图;图3是待校准接收机的绝对时延值示意图;图4是转发式定时接收机的绝对时延校准结果示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明,本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术充分利用导航系统地面主控站保持的时频信号资源,以及转发式系统独特的工作模式,实现对转发式定时接收机绝对时延的校准。本专利技术的校准过程简单,校准精度优于基于信号模拟源的校准方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:步骤1:转发式系统的地面主控站提供1路CAPST10MHz频率信号,1路CAPST1PPS时间信号,1个室外坐标经精确测绘的天线基墩;步骤2:分别将步骤1中的1路10MHz频率信号和1PPS时间信号接入待校准的转发式定时接收机的相应输入口。天线固定在步骤1中的基墩上,用电缆连接室外天线与室内的转发式定时接收机;步骤3:利用计数器测量出连接CAPST信号的物理参考点至接收机1PPS输入端的参考电缆时延值;同样地,测出连接天线及接收机的天线电缆时延值。步骤4:上电运行接收机,在转发式定时接收机的软件里设置测量得到的参考电缆时延值和天线电缆时延值,接收机的内部时延值设置为零。步骤5:设置完成后,转发式定时接收机接收转发式卫星信号,获得伪距。通过对伪距值进行几何路径时延改正、虚拟钟改正、地球自转效应改正以及步骤4中设置的时延改正,得到接收机外部参考CAPST与经接收卫星信号得到的CAPST的偏差ΔT。步骤6:采集获得至少1天的(ti,ΔTi),i=1~n,ti为数据时标,ΔTi为对应时刻的偏差值,i为数据总个数。统计ΔTi的均值;步骤7:均值即为待校准的转发式定时接收机的时延值,包含接收机单元和天线的总时延。若跳过步骤3,且将步骤4中各项时延值均设置为零,则均值为包含接收机单元,天线,天线电缆和参考电缆在内的总时延值。如图2所示,本专利技术的实施例提供一种基于转发式系统的地面主控站资源实现转发式定时接收机的绝对时延校准,转发式导航电文中给出的虚拟钟参数为从O点到R点的上行时延值,以及R到Q的下行电离层时延和对流层时延,具体步骤如下:步骤1:转发式系统的地面主控站为待校准接收机提供1路CAPST10MHz频率信号,1路CAPST1PPS时间信号,该信号的物理参考点与地面基带和上行部分使用的时频信号的物理参考点一致。同时,还提供1个室外坐标经精确测绘的天线基墩;步骤2:待校准接收机放置在转发式系统的地面主控站内,接入主控站提供的1路10MHz频率信号和1PPS时间信号,并使用步骤1中给出的天线基墩;步骤3:利用计数器测量出连接CAPST信号的物理参考点O至接收机1PPS输入端P的电缆时延值;同时测出连接天线及接收机的天线电缆时延值。步骤4:接收机上电运行,接收转发式导航信号,测量得到信号从O点到Q点的一组伪距值ρi。步骤5:利用转发式系统发播的O点到R点的虚拟钟改正量τi,vclk对伪距值ρi进行改正,得到从R点至Q点的伪距值。再进一步进行星地几何路径时延改正ri、地球自转效应改正τi,sag,及步骤3测得参考电缆时延τref_DLY和天线电缆时延τcab_DLY,得到接收机外部参考CAPST与经接收卫星信号得到的CAPST的偏差ΔTi。ΔTi=ρi-τi,vclk-ri-τi,sag-τcab_DLY+τref_DLY步骤6:采集获得至少1天的ΔTi值,i=1~n,n为数据总个数,统计ΔTi的均值;步骤7:步骤6得到的均值即为待校准的转发式定时接收机的绝对时延值,其为接收机单元和天线的时延之和。若省略步骤3,则统计得到的均值为接收机单元,天线,天线电缆和参考电缆的总时延值。根据以上实施过程,2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转发式定时接收机的绝对时延校准方法,其特征在于包括下述步骤:步骤1,地面主控站提供1路CAPST 10MHz频率信号和1路CAPST 1PPS时间信号;步骤2,分别将10MHz频率信号和1PPS时间信号接入待校准的转发式定时接收机;将天线固定在坐标测定的室外基墩上,用电缆连接室外天线与室内的转发式定时接收机;步骤3,利用计数器测量出连接CAPST信号的物理参考点至接收机1PPS输入端的参考电缆时延值;利用计数器测量出连接天线及接收机的天线电缆时延值;步骤4,将参考电缆时延值和天线电缆时延值输入转发式定时接收机,将转发式定时接收机的内部时延值设置为零;步骤5,转发式定时接收机接收转发式卫星信号,获得伪距;通过对伪距值进行几何路径时延改正、虚拟钟改正、地球自转效应改正以及步骤4中设置的参考电缆时延值和天线电缆时延值改正,得到接收机外部参考CAPST与经接收卫星信号得到的CAPST的偏差ΔT;步骤6,采集获得至少1天的(ti,ΔTi),i=1~n,ti为数据时标,ΔTi为对应时刻的偏差值,n为数据总个数;步骤7,统计ΔTi的均值,即为待校准的转发式定时接收机的时延值,包含接收机单元和天线的总时延。...

【技术特征摘要】
1.一种转发式定时接收机的绝对时延校准方法,其特征在于包括下述步骤:步骤1,地面主控站提供1路CAPST10MHz频率信号和1路CAPST1PPS时间信号;步骤2,分别将10MHz频率信号和1PPS时间信号接入待校准的转发式定时接收机;将天线固定在坐标测定的室外基墩上,用电缆连接室外天线与室内的转发式定时接收机;步骤3,利用计数器测量出连接CAPST信号的物理参考点至接收机1PPS输入端的参考电缆时延值;利用计数器测量出连接天线及接收机的天线电缆时延值;步骤4,将参考电缆时延值和天线电缆时延值输入转发式定时接收机,将转发式定时接收机的内部时延值设置为零;步骤5,转发式定时接收机接收转发式卫星信号,获...

【专利技术属性】
技术研发人员:许龙霞朱峰李孝辉张慧君陈婧亚
申请(专利权)人:中国科学院国家授时中心
类型:发明
国别省市:陕西,61

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