一种降低星历误差对数字卫星电视授时精度影响的方法技术

本发明专利技术提供了一种降低星历误差对数字卫星电视授时精度影响的方法，在授时区域建设若干个基准站，基准站保持标准时间，并接收来自卫星转发的数字电视信号；用户接收端搜索设定半径内的所有基准站，并接收来自卫星转发器的下行信号；选择距离用户接收端距离小于设定阈值的基准站，或对多个基准站赋予不同的权重计算用户接收端的钟差。本发明专利技术避免对数字卫星电视信号上行链路时延和卫星转发器时延的测量，减少了误差项的引入，通过基准站的加权计算，可以大幅降低星历误差对授时精度的影响，并且减少因某一基准站的粗大误差对授时精度的影响。本发明专利技术提高了数字卫星电视授时系统的精度和稳定性。

A Method to Reduce the Effect of Ephemeris Error on the Timing Accuracy of Digital Satellite TV

The invention provides a method for reducing the influence of ephemeris error on the timing accuracy of digital satellite TV. A number of reference stations are built in the timing area, and the reference stations maintain the standard time and receive digital TV signals transmitted from satellites; the user receiving end searches all reference stations within the set radius and receives downlink signals from satellite transponders; and the distance from the user receiving end is selected. A reference station whose distance is less than the threshold is set, or a number of reference stations are given different weights to calculate the clock difference of the user's receiver. The invention avoids the measurement of the up-link delay of digital satellite TV signals and the satellite transponder delay, reduces the introduction of error items, greatly reduces the influence of ephemeris error on the timing accuracy through the weighted calculation of the reference station, and reduces the influence of the gross error of a reference station on the timing accuracy. The invention improves the accuracy and stability of the digital satellite television time service system.

【技术实现步骤摘要】
一种降低星历误差对数字卫星电视授时精度影响的方法
本专利技术属于通信
，具体涉及到一种授时方法。
技术介绍
数字卫星电视高精度授时是利用现有数字卫星电视系统传递高精度时间信息的一种授时手段。转发电视信号的卫星的精密星历对实现高精度授时至关重要。在利用数字卫星电视授时系统测定轨方法对卫星定轨时，往往有几米甚至更大的定轨误差，尤其在卫星机动时，误差会更大，这对数字卫星电视高精度授时有很大的影响。如何减少和降低卫星星历误差对数字卫星电视授时精度的影响，是提高数字卫星电视授时精度和系统稳定性亟需解决的技术问题。
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授时方法，能够降低星历误差对数字卫星电视授时精度影响，提高数字卫星电视的授时精度。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：(1)在授时区域建设若干个基准站，基准站保持标准时间，并接收来自卫星转发的数字电视信号，利用标准时间产生纳秒级时间戳，该时间戳记作基准时间戳；(2)用户接收端以自身为圆点，搜索设定半径内的所有基准站A1，A2,…,An，若n小于等于1，则扩大搜寻半径，直至n大于等于2；用户接收端接收来自卫星转发器的下行信号，利用本地时钟产生纳秒级时间戳，该时间戳记作用户时间戳；(3)若用户接收端距离某一个基准站Ai小于设定阈值，或在多个距离小于设定阈值的基准站中距离基准站Ai的距离最小，则计算用户接收端与标准时间的钟差Δtu＝tu-tAi-(ρu-ρAi)/c，式中，tu和tAi分别是用户时间戳和Ai基准站基准时间戳中相同信号对应的时刻值，c为光速，和分别是卫星距用户接收端和Ai基准站的距离，卫星星历给出的卫星坐标为(xs,ys,zs)，基准站Ai的坐标为(xi,yi,zi)，用户接收端坐标为(xu,yu,zu)；若用户接收端距离所有基准站均大于设定阈值，则分别赋予各个基准站不同的权重，即Ai基准站的权重为pi，则用户接收端的钟差式中，所述权重pi的计算方法包括以下步骤：(1)计算n个基准站中所有两个不同基准站与用户之间的角度的余弦值其中，(2)若所有cos(AiuAj)的值都大于等于0，距离用户接收端最近的基准站的权重为1，其他基准站的权重为0；否则，取cos(AiuAj)的最小值对应的两个基准站A1和A2，对应的权重p1,2＝1-p1,1；由A1、A2基准站加权得到虚拟的基准站A12，其坐标(x12,y12,z12)＝(p1,1x1+p1,2x2,p1,1y1+p1,2y2,p1,1z1+p1,2z2)；(3)计算虚拟基准站A12与用户和A3,…,An等n-2个基准站之间的角度的余弦值若所有cos(A12uAi)的值都大于等于0，那么p1＝p1,1，p2＝p1,2，其他基准站的权重为0；否则，取cos(A12uAi)的最小值对应的基准站A3，对应的权重p2,2＝1-p2,1；由A12、A3基准站加权得到虚拟的基准站A123，其坐标(x123,y123,z123)＝(p2,1x12+p2,2x3,p2,1y12+p2,2y3,p2,1z12+p2,2z3)；(4)计算虚拟基准站A123与用户和A4,…,An等n-3个基准站之间的角度的余弦值，直至某次虚拟基准站与剩余未参与计算的基准站的所有余弦值都大于等于0，或n个基准站都参与计算；若虚拟基准站A12…i-1(3≤i≤n),与Ai,…,An基准站之间的角度的余弦值都大于等于0，那么p1＝pi-2,1*pi-3,1*…*p2,1*p1,1，p2＝pi-2,1*pi-3,1*…*p2,1*p1,2，pi-2＝pi-2,1*pi-3,2，pi-1＝pi-2,2，pi＝pi+1＝…＝pn＝0；2)若n个基准站都参与计算，那么p1＝pn-1,1*pn-2,1*pn-3,1*…*p2,1*p1,1，p2＝pn-1,1*pn-2,1*pn-3,1*…*p2,1*p1,2，pn-2＝pn-1,1*pn-2,1*pn-3,2，pn-1＝pn-1,1*pn-2,2，pn＝pn-1,2。所述权重pi的另一种计算方法包括以下步骤：距用户接收端近的基准站权重大，距用户接收端远的基准站权重小，本专利技术的有益效果是：避免对数字卫星电视信号上行链路时延和卫星转发器时延的测量，减少了误差项的引入，通过基准站的加权计算，可以大幅降低星历误差对授时精度的影响，并且减少因某一基准站的粗大误差对授时精度的影响。本专利技术提高了数字卫星电视授时系统的精度和稳定性。附图说明图1是本专利技术两个基准站加权生成虚拟基准站图。图2是本专利技术多个基准站权重分配图。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。本专利技术所采用的技术方案包括以下内容：(1)基准站全国多个城市建设基准站，基准站保持标准时间，并通过卫星天线接收来自卫星转发的数字电视信号，经解调、输出270兆比特每秒的异步串行码流信号，利用标准时间产生纳秒级时间戳，该时间戳记作基准时间戳。(2)用户接收端用户接收端根据自身所处位置，搜寻以自身为圆点，半径500公里以内所有的基准站，分别标记为A1，A2,…,An。用户接收端通过卫星天线接收来自卫星转发器的下行信号，经解调、输出270兆比特每秒的异步串行码流信号，利用本地时钟产生纳秒级时间戳，该时间戳记作用户时间戳。(3)授时方法与数据处理用户接收端通过网络或其他手段得到A1，A2,…,An，共n个基准站生成的基准时间戳和卫星星历。假设卫星星历给出的卫星坐标为(xs,ys,zs)，基准站Ai(i＝1,2,…,n)的坐标为(xi,yi,zi)，用户接收端坐标为(xu,yu,zu)，数据处理具体如下：1)若n小于等于1，则扩大搜寻半径，直至n大于等于2。2)若用户接收端距离某一个基准站较近(假设是Ai基准站)，比如小于10公里，则通过公式(1)计算用户接收端与标准时间的钟差。Δtu＝tu-tAi-(ρu-ρAi)/c(1)式中，tu和tAi分别是用户时间戳和Ai基准站时间戳中相同信号对应的时刻值，c为光速，ρu，ρAi分别是卫星距用户接收端和Ai基准站的距离，即3)若用户接收端距离所有基准站都较远，即均超过10公里，则分别赋予各个基准站不同的权重，即Ai基准站的权重为pi，则用户接收端的钟差为式中，本专利技术的授时方法与数据处理步骤(3)中3)的权重pi的计算方法为：(1)计算n个基准站中所有两个不同基准站与用户之间的角度的余弦值，式中，1≤i＜j≤n，(2)若所有cos(AiuAj)的值都大于等于0，距离用户接收端最近的基准站的权重为1，其他基准站的权重为0，权重计算流程结束；否则，取cos(AiuAj)的最小值对应的两个基准站，不妨假设为A1基准站，A2基准站，对应的权重由下式计算得到。p1,2＝1-p1,1(10)由A1基准站，A2基准站加权得到虚拟的基准站，记作A12，其坐标为(x12,y12,z12)＝(p1,1x1+p1,2x2,p1,1y1+p1,2y2,p1,1z1+p1,2z2)，(3)计算虚拟基准站A12与用户和A3,…,An等n-2个基准站之间的角度的余弦值，其中，i＝3,4,…,n。ruA12，rA12Ai，类似于公式(6)和公式(8)，下同。若所有cos(A12uAi)的值都大于等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低星历误差对数字卫星电视授时精度影响的方法，其特征在于包括下述步骤：(1)在授时区域建设若干个基准站，基准站保持标准时间，并接收来自卫星转发的数字电视信号，利用标准时间产生纳秒级时间戳，该时间戳记作基准时间戳；(2)用户接收端以自身为圆点，搜索设定半径内的所有基准站A1，A2,…,An，若n小于等于1，则扩大搜寻半径，直至n大于等于2；用户接收端接收来自卫星转发器的下行信号，利用本地时钟产生纳秒级时间戳，该时间戳记作用户时间戳；(3)若用户接收端距离某一个基准站Ai小于设定阈值，或在多个距离小于设定阈值的基准站中距离基准站Ai的距离最小，则计算用户接收端与标准时间的钟差Δtu＝tu‑tAi‑(ρu‑ρAi)/c，式中，tu和tAi分别是用户时间戳和Ai基准站基准时间戳中相同信号对应的时刻值，c为光速，

【技术特征摘要】
1.一种降低星历误差对数字卫星电视授时精度影响的方法，其特征在于包括下述步骤：(1)在授时区域建设若干个基准站，基准站保持标准时间，并接收来自卫星转发的数字电视信号，利用标准时间产生纳秒级时间戳，该时间戳记作基准时间戳；(2)用户接收端以自身为圆点，搜索设定半径内的所有基准站A1，A2,…,An，若n小于等于1，则扩大搜寻半径，直至n大于等于2；用户接收端接收来自卫星转发器的下行信号，利用本地时钟产生纳秒级时间戳，该时间戳记作用户时间戳；(3)若用户接收端距离某一个基准站Ai小于设定阈值，或在多个距离小于设定阈值的基准站中距离基准站Ai的距离最小，则计算用户接收端与标准时间的钟差Δtu＝tu-tAi-(ρu-ρAi)/c，式中，tu和tAi分别是用户时间戳和Ai基准站基准时间戳中相同信号对应的时刻值，c为光速，和分别是卫星距用户接收端和Ai基准站的距离，卫星星历给出的卫星坐标为(xs,ys,zs)，基准站Ai的坐标为(xi,yi,zi)，用户接收端坐标为(xu,yu,zu)；若用户接收端距离所有基准站均大于设定阈值，则分别赋予各个基准站不同的权重，即Ai基准站的权重为pi，则用户接收端的钟差式中，2.根据权利要求1所述的降低星历误差对数字卫星电视授时精度影响的方法，其特征在于，所述权重pi的计算方法包括以下步骤：(1)计算n个基准站中所有两个不同基准站与用户之间的角度的余弦值其中，(2)若所有cos(AiuAj)的值都大于等于0，距离用户接收端最近的基准站的权重为1，其他基准站的权重为0；否则，取cos(AiuAj)的最小值对应的两个基准站A1和A2，对应的权重p1,2＝1-p1,1；由A1、A2基准站加权得到虚拟的基准站A...

【专利技术属性】
技术研发人员：王善和，向渝，华宇，黄长江，高媛媛，赵弦，
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