一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法技术

本发明专利技术公开了一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法。该方法包括步骤有拟合多项式、模型简化和矩阵求解，其中在模型简化中，引入切比雪夫模型，由于切比雪夫模型的多项式各项组成的矢量满足标准化正交特性，由此可以简化参数估计及其统计特性分析，并可以提高对系数参数的估值精度，可以实现更加精确的钟差估算和钟差预报。该方法适用于对导航接收机常用温补晶振和恒温晶振的钟差进行精确估算，从而提高授时型接收机在卫星导航信号中断情况下继续提供高精度时间服务的能力。

A clock difference estimation method for satellite navigation time service receiver

【技术实现步骤摘要】
一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法
本专利技术涉及卫星通信领域，尤其涉及一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法。
技术介绍
对卫星导航授时型接收机的钟差进行精密估算和预报，可以提高接收机在卫星信号中断或受干扰情况下持续提供高精度授时服务的能力，是对授时型接收机的基本要求。而目前常用的钟差估算方法是是面向原子钟钟差提出的，而在授时型接收机中主要使用温补晶振和恒温晶振，两类频率源的物理机理及相应的物理特性不同，因此不适合采用完全相同的钟差估算方法。为此，需要对导航接收机常用温补晶振和恒温晶振的钟差进行精确估算，从而提高授时型接收机的在卫星导航信号中断情况下继续提供高精度时间服务的能力。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法，解决现有技术中的授时型接收机中基于温补晶振和恒温晶振缺乏对应精确估算钟差方法的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法，包括以下步骤：第一步，拟合多项式，在时刻t0、t1、t2、…、tN-1的钟差数据对应分别为x0、x1、x2、…、xN-1，则钟差数据拟合为：其中：a0、a1、a2、…、am为拟合多项式系数，m为多项式次数，ei为模型误差，i＝0,1,2,…,N-1；第二步，模型简化，采用二阶的多项式模型，钟差数据表示为：xt＝a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+ei，其中，多项式系数a0、a1、a2又分别对应称作初始钟差、钟偏以及钟漂；第三步，矩阵求解，进一步用矩阵形式表示为：X＝Ha+e，其中：X为N维观测向量，a为m维系数向量，e为N维误差向量，H为设计矩阵，可表示为：采用最小二乘法估计，则待估计的系数向量a为：在本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法另一实施例中，在所述模型简化中，引入切比雪夫模型，设x(t)是采样间隔为τ0的钟差序列：{x(t0)，x(t1),…,x(tN-1)}，且ti＝iτ0，则：x(t)＝q0Φ0(t)+q1Φ1(t)+q2Φ2(t)+e(t)，式中：在本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法另一实施例中，在所述矩阵求解中，定义矢量Φi＝[Φi(t0)Φi(t1)…Φi(tN-1)]T，建立系数矩阵Φ＝(Φ0Φ1Φ2)，则：记N维的观测向量为L，V为模型估计的残差向量，则：V＝Φq-L式中：观测向量L＝[x(t0)x(t1)…x(tN-1)]T，残差向量V＝[e(t0)e(t1)…e(tN-1)]T，q＝[q1q2q3]T为待估计的参数，Φ为系数矩阵；若观测序列独立且精度相等，采用最小二乘估计，则待估计参数向量q的估算表示为：q＝(ΦTΦ)-1ΦTL。在本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法另一实施例中，由于切比雪夫多项式各项满足标准化的正交特性，即ΦTΦ＝I3，I3为3阶单位阵，则参数q的估计值又可以表示为：q＝ΦTL。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法。该方法包括步骤有拟合多项式、模型简化和矩阵求解，其中在模型简化中，引入切比雪夫模型，由于切比雪夫模型的多项式各项组成的矢量满足标准化正交特性，由此可以简化参数估计及其统计特性分析，并可以提高对系数参数的估值精度，可以实现更加精确的钟差估算和钟差预报。该方法适用于对导航接收机常用温补晶振和恒温晶振的钟差进行精确估算，从而提高授时型接收机的在卫星导航信号中断情况下继续提供高精度时间服务的能力。附图说明图1是根据本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法一实施例的流程图；图2是根据本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法另一实施例中的温补晶振的相差预测精度分析仿真图；图3是根据本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法另一实施例中的温补晶振的频差预测精度分析仿真图；图4是根据本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法另一实施例中的恒温晶振的相差预测精度分析仿真图；图5是根据本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法另一实施例中的恒温晶振的频差预测精度分析仿真图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本专利技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。图1显示了本专利技术用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法一实施例的流程图。在图1中，包括以下步骤：第一步S101，拟合多项式，在时刻t0、t1、t2、…、tN-1的钟差数据对应分别为x0、x1、x2、…、xN-1，则钟差数据拟合为：其中：a0、a1、a2、…、am为拟合多项式系数，m为多项式次数，ei为模型误差，i＝0,1,2,…,N-1；第二步S102，模型简化，采用二阶的多项式模型，钟差数据表示为：xt＝a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+ei,其中多项式系数a0、a1、a2又分别对应称作初始钟差、钟偏以及钟漂；第三步S103，矩阵求解，进一步用矩阵形式表示为：X＝Ha+e，其中：X为N维观测向量，a为m维系数向量，e为N维误差向量，H为设计矩阵，可表示为：采用最小二乘估计，则待估计的系数向量a为：优选的，在所述模型简化S102中，引入切比雪夫模型，设x(t)是采样间隔为τ0的钟差序列：{x(t0),x(t1),…,x(tN-1)}，且ti＝iτ0，则：x(t)＝q0Φ0(t)+q1Φ1(t)+q2Φ2(t)+e(t)，式中：优选的，在所述矩阵求解S103中，定义矢量Φi＝[Φi(t0)Φi(t1)…Φi(tN-1)]T，建立系数矩阵Φ＝(Φ0Φ1Φ2)，则：记N维的观测向量为L，V为模型估计的残差向量，则：V＝Φq-L，式中：观测向量L＝[x(t0)x(t1)…x(tN-1)]T，残差向量V＝[e(t0)e(t1)…e(tN-1)]T，q＝[q1q2q3]T为待估计的参数，Φ为系数矩阵；若观测序列独立且精度相等，采用最小二乘估计，则待估计参数向量q的估算表示为：q＝(ΦTΦ)-1ΦTL。进一步优选的，由于切比雪夫多项式各项满足标准化的正交特性，即ΦTΦ＝I3，I3为3阶单位阵，则参数q的估计值又可以表示为：q＝ΦTL。进一步的，分别给本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步，拟合多项式，在时刻t

【技术特征摘要】
1.一种用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，拟合多项式，在时刻t0、t1、t2、…、tN-1的钟差数据对应分别为x0、x1、x2、…、xN-1，则钟差数据拟合为：



其中：a0、a1、a2、…、am为拟合多项式系数，m为多项式次数，ei为模型误差，i＝0,1,2,…,N-1；
第二步，模型简化，采用二阶的多项式模型，钟差数据表示为：
xt＝a0+a1(t-t0)+a2(t-t0)2+ei，
其中，多项式系数a0、a1、a2又分别对应称作初始钟差、钟偏以及钟漂；
第三步，矩阵求解，进一步用矩阵形式表示为：
X＝Ha+e，
其中：X为N维观测向量，a为m维系数向量，e为N维误差向量，H为设计矩阵，可表示为：



采用最小二乘法估计，则待估计的系数向量a为：





2.根据权利要求1所述的用于卫星导航授时型接收机的钟差估算方法，其特征在于，在所述模型简化中，引入切比雪夫模型，设x(t)是采样间隔为τ0的钟差序列：{x(t0),x(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，于永，
申请(专利权)人：南京天际易达通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32