一种卫星授时方法和装置、计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种卫星授时方法和装置、计算机可读存储介质，所述方法包括：获取两颗或两颗以上的卫星观测信息，利用获取的卫星观测信息计算影响伪距观测量的各误差项，并利用伪距观测量和预设的接收机坐标计算卫星到接收机的几何距离；利用预先建立的观测方程以及计算出的各误差项、卫星到接收机的几何距离联合计算接收机钟差和电离层误差系数；根据计算出的接收机钟差对接收机本地时钟进行调整。本申请通过预先建立观测方程对接收机钟差和电离层误差系数进行联合计算，提高了接收机钟差的精度，进而提升了PPS的精度，有效地降低了电离层误差对接收机授时精度的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种卫星授时方法和装置、计算机可读存储介质
本专利技术涉及卫星导航
，特别涉及一种卫星授时方法和装置、计算机可读存储介质。
技术介绍
随着现代科技信息技术的快速发展，军事、航天、深空探测、通信、交通、电力、金融、国防等各行各业，对时间和频率的精度要求越来越高，高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等领域的基础保障平台之一。采用全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS)卫星授时是目前远距离、大范围内高精度时间同步最有效的方式。通常卫星授时装置采用单系统单频配置，如采用GPS的L1频点(1575.42MHZ)进行授时，这种卫星授时装置的授时精度不高，不能满足5G通信对授时精度的要求，其主要原因是电离层延时误差通过克罗布歇(Klobuchar)模型来计算，电离层的模型值与真值之间存在一定的误差，导致接收机钟差的计算存在误差，进而导致秒脉冲(PulsePerSecond，PPS)的精度不高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种卫星授时方法和装置、计算机可读存储介质，能够提升接收机钟差的精度。为了达到本专利技术目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供了一种卫星授时方法，包括：获取两颗或两颗以上的卫星观测信息，利用获取的卫星观测信息计算影响伪距观测量的各误差项，并利用伪距观测量和预设的接收机坐标计算卫星到接收机的几何距离；利用预先建立的观测方程以及计算出的各误差项、卫星到接收机的几何距离联合计算接收机钟差和电离层误差系数；根据计算出的接收机钟差对接收机本地时钟进行调整。进一步地，所述方法之前还包括：建立所述观测方程；所述观测方程包括：其中，变量z＝P-ρ+c·dts-T，P为伪距观测量，单位为米；ρ为卫星到接收机的几何距离；c为光速；dts为卫星钟差，T为对流层延迟；变量Δt＝c·dtr，dtr为接收机钟差；变量Iklobuchar为根据克罗布歇模型计算出的电离层延迟模型值，变量k为电离层误差系数。进一步地，所述利用预先建立的观测方程以及计算出的各误差项、卫星到接收机的几何距离联合计算接收机钟差和电离层误差系数之前，所述方法还包括：利用载波相位观测量平滑伪距观测量，以减少伪距观测量中的观测噪声。进一步地，所述联合计算接收机钟差和电离层误差系数的方法为最小二乘法或者卡尔曼滤波法。本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如以上任一项所述的卫星授时方法的步骤。本专利技术实施例还提供了一种卫星授时装置，包括第一计算模块、第二计算模块和授时模块，其中：第一计算模块，用于获取两颗或两颗以上的卫星观测信息，利用获取的卫星观测信息计算影响伪距观测量的各误差项，并利用伪距观测量和预设的接收机坐标计算卫星到接收机的几何距离，将计算出的各误差项、卫星到接收机的几何距离输出至第二计算模块；第二计算模块，用于利用预先建立的观测方程以及计算出的各误差项、卫星到接收机的几何距离联合计算接收机钟差和电离层误差系数，将计算出的接收机钟差输出至授时模块；授时模块，用于根据计算出的接收机钟差对接收机本地时钟进行调整。进一步地，所述预先建立的观测方程为：其中，变量z＝P-ρ+c·dts-T，P为伪距观测量，单位为米；ρ为卫星到接收机的几何距离；c为光速；dts为卫星钟差，T为对流层延迟；变量Δt＝c·dtr，dtr为接收机钟差；变量Iklobuchar为根据克罗布歇模型计算出的电离层延迟模型值，变量k为电离层误差系数。进一步地，所述第一计算模块还用于：利用载波相位观测量平滑伪距观测量，以减少伪距观测量中的观测噪声。进一步地，所述第二计算模块的联合计算接收机钟差和电离层误差系数的方法为最小二乘法或者卡尔曼滤波法。本专利技术的技术方案，具有如下有益效果：本专利技术提供的卫星授时方法和装置、计算机可读存储介质，通过预先建立观测方程对接收机钟差和电离层误差系数进行联合计算，提高了接收机钟差的精度，进而提升了PPS的精度，有效地降低了电离层误差对接收机授时精度的影响。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例的一种卫星授时方法的流程示意图；图2为基于GPSL1频点的伪距测量值，利用本专利技术所述观测方程和卡尔曼滤波估计方法实时估计得到的系数k值示意图；图3为基于GPSL1频点的伪距测量值，利用本专利技术所述观测方程和卡尔曼滤波估计方法实时估计得到的单频授时精度示意图；图4为本专利技术实施例的一种卫星授时装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。参照图1，本专利技术实施例提供了一种卫星授时方法，包括如下步骤：步骤101：获取两颗或两颗以上的卫星观测信息，利用获取的卫星观测信息计算影响伪距观测量的各误差项，并利用伪距观测量和预设的接收机坐标计算卫星到接收机的几何距离；进一步地，在步骤101之前，所述方法还包括：建立观测方程，所述观测方程的未知量包含接收机钟差和电离层误差系数。具体地，首先，建立GNSS伪距和载波相位观测非差函数模型如下：P＝ρ+c(dtr-dts)+T+I+ν(1)；L＝ρ+c(dtr-dts)+T-I+λN+ε(2)；式中，P和L分别表示伪距和载波相位观测量，单位为米；ρ表示卫星到接收机的几何距离；c为光速；dtr和dts分别表示接收机钟差和卫星钟差；T和I分别表示对流层延迟和电离层延迟；λ表示载波的波长；N表示载波相位观测中的整周模糊度；v和ε表示伪距和载波相位观测噪声。公式(1)中，通过克罗布歇(Klobuchar)模型计算得到电离层延迟模型值Iklobuchar，设定电离层延迟模型值Iklobuchar与电离层延迟真值Ireal的关系为Ireal＝k·Iklobuchar，变量k为电离层误差系数，则将公式(1)改写为：P＝ρ+c(dtr-dts)+T+k·Iklobuchar+v(3)进一步可得：P-ρ+c·dts-T＝c·dtr+k·Iklobuchar(4)不妨令z＝P-ρ+c·dts-T(5)Δt＝c·dtr(6)则将公式(4)该写为：公式(7)即为建立的所述观测方程。进一步地，所述影响伪距观测量的各误差项包括卫星钟差、电离层延迟模型值、对流层延迟等。具体地，上述公式中，伪距P是接收机测量值，ρ可以根据接收机的位置和卫星伪距计算得到；卫星钟差dts从星历得到；对流层延迟T通过霍普菲尔德(Hopfield)模型计算得到，电离层延迟模型值Iklobuchar通过克罗布歇模型计算得到。进一步地，所述步骤101还包括：利用载波相位观测量平滑伪距观测量，以减少伪距观测量中的伪距观测噪声。需要说明的是，通常情况下，载波相位观测量L的测量噪声ε比伪距观测量P的测量噪声v小很多，利用载波相位平滑伪距算法，来减少伪距噪声，以提升授时精度。步骤102：利用预先建立的观测方程以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星授时方法，其特征在于，包括：获取两颗或两颗以上的卫星观测信息，利用获取的卫星观测信息计算影响伪距观测量的各误差项，并利用伪距观测量和预设的接收机坐标计算卫星到接收机的几何距离；利用预先建立的观测方程以及计算出的各误差项、卫星到接收机的几何距离联合计算接收机钟差和电离层误差系数；根据计算出的接收机钟差对接收机本地时钟进行调整。

【技术特征摘要】
1.一种卫星授时方法，其特征在于，包括：获取两颗或两颗以上的卫星观测信息，利用获取的卫星观测信息计算影响伪距观测量的各误差项，并利用伪距观测量和预设的接收机坐标计算卫星到接收机的几何距离；利用预先建立的观测方程以及计算出的各误差项、卫星到接收机的几何距离联合计算接收机钟差和电离层误差系数；根据计算出的接收机钟差对接收机本地时钟进行调整。2.根据权利要求1所述的卫星授时方法，其特征在于，所述方法之前还包括：建立所述观测方程；所述观测方程包括：其中，变量z＝P-ρ+c·dts-T，P为伪距观测量，单位为米；ρ为卫星到接收机的几何距离；c为光速；dts为卫星钟差，T为对流层延迟；变量Δt＝c·dtr，dtr为接收机钟差；变量Iklobuchar为根据克罗布歇模型计算出的电离层延迟模型值，变量k为电离层误差系数。3.根据权利要求1所述的卫星授时方法，其特征在于，所述利用预先建立的观测方程以及计算出的各误差项、卫星到接收机的几何距离联合计算接收机钟差和电离层误差系数之前，所述方法还包括：利用载波相位观测量平滑伪距观测量，以减少伪距观测量中的观测噪声。4.根据权利要求1所述的卫星授时方法，其特征在于，所述联合计算接收机钟差和电离层误差系数的方法为最小二乘法或者卡尔曼滤波法。5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈孔哲，王献中，李丽媛，
申请(专利权)人：和芯星通科技北京有限公司，和芯星通上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11