一种守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法技术

本发明专利技术提供了一种守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法，用以解决现有技术原子钟时间比对的实时性和精确度问题。所述守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法，根据观测站接收机数据分类基准站、参考站和流动站，在周跳探测、剔除粗差数据及对IGU卫星轨道插值计算后，并对观测数据进行误差模型改正，联合组建整体观测方程，进行参数估计，得到相对于基准站时钟钟差的卫星钟差、参考站钟差和流动站钟差。本发明专利技术通过联合多个守时实验室观测数据，基于IGU轨道产品实现了组网亚纳秒量级实时时间传递，增加多余观测量，将卫星钟差和测站钟差作为未知数统一解算，进而实现高精度的实时时间传递。

【技术实现步骤摘要】
一种守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法
本专利技术属于卫星导航领域，具体涉及一种守时实验室联合组网的亚纳秒时间比对方法。
技术介绍
随着全球卫星技术的发展，卫星导航系统在军事、生活、生产中得到了越来越广泛的应用。导航系统的核心是原子钟，原子钟的准确度和稳定度直接影响导航系统卫星导航、空间探测、发射测控等服务性能。要确保原子钟的准确、稳定运行，需要各监测站原子钟进行远程实时比对。目前，原子钟的频率稳定度已经达到E-16量级，对原子钟实时比对监测不确定度要求达到亚纳秒量级。20世纪80年代开始，国内外学者相继开展了基于GPSC/A码、P码和载波相位观测值的远程时间频率传递研究。GPS共视时间传递(GPSComeView，GPSCV)、GPS全视时间传递(GPSAllView，GPSAV)的时间比对A类不确定度在5ns以内。GPS载波相位时间传递(GPSCarrierPhase，GPSCP)的单站授时后处理不确定度优于1ns，普通双频接收机非校正模式亦可达到纳秒量级不确定度。中长距离站间单差GPSCP的时间比对不确定度优于0.3ns。GPS精密单点定位(GPSPrecisePointPositioning，GPSPPP)方法利用非差伪距和载波相位观测值，在高精度时频传递上具有可行性，距离几百甚至上千公里的天频率稳定度可达10-15量级。现有技术中，参与国际原子时计算的守时实验室主要采用GPSCV和GPSPPP进行远程时间传递。GPSCV可实时处理观测数据，进行实时共视时间比对，但是其A类不确定度约2ns，无法满足亚纳秒时间传递的需求。GPSPPP的A类不确定度约0.3ns，但是需要精密星历和卫星钟差产品，国际GNSS服务组织(InternationalGNSSService，IGS)发布的GPSPPP产品一般有17～41个小时的延迟，无法实现实时时间比对。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是为了实现导航系统中原子钟的亚纳秒实时时间比对，提出了一种守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法，联合多个守时实验室观测数据，基于超快速星历产品IGU实现多站联合实时时间比对，时间比对结果与IGS最终钟差的一致性达到0.3ns以内，比对结果的天频率稳定度优于2.5×10-15。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法，所述亚纳秒实时时间比对方法包括如下步骤：步骤S1，读取观测站接收机数据及IGU卫星轨道信息，根据所述观测站接收机数据指定基准站、参考站和流动站，并输入基准站和参考站的坐标；步骤S2，对所述观测站接收机数据进行周跳探测，剔除接收机粗差数据，并对观测历元的IGU卫星轨道进行插值计算；步骤S3，对基准站、参考站和流动站的实时观测数据进行误差模型改正；步骤S4，依据基准站、参考站和流动站的实时观测数据，联合组建整体观测方程，进行参数估计，得到相对于基准站时钟钟差的卫星钟差、参考站钟差和流动站钟差；步骤S5，输出相对于基准站时钟钟差的卫星钟差、参考站钟差和流动站钟差，完成实时时间比对。作为本专利技术的一个优选实施例，所述步骤S1中指定基准站、参考站和流动站，进一步为：当观测站的接收机时钟为基准钟且测站坐标已知时，该观测站为基准站；当观测站接收机时钟不是基准钟、同时测站坐标已知时，该观测站为参考站，当观测站接收机时钟不是基准钟、同时测站坐标未知时，该观测站为流动站。作为本专利技术的一个优选实施例，所述基准站仅有1个，误差方程为：其中，δtj、di＝1,Tzd和为未知参数；δtj＝dtj-dti＝1，为卫星钟的钟差；所述参考站的误差方程为：其中，δti＝2、δtj、di＝2Tzd和为未知参数；δti＝2＝dti＝2-dti＝1，为参考站与基准站的钟差；所述流动站的误差方程为：其中，δti＝2、δtj、di＝2Tzd和为未知参数；包含流动站坐标的3个未知数；式(5)～(6)中，为伪距和载波相位无电离层组合观测值；为接收机到卫星的几何距离；c为光速；dti和dtj分别为接收机钟差和卫星钟差；为对流层延迟；λ为波长；为无电离层组合模糊度参数；和分别表示未模型化的误差影响；当卫星坐标为(xj,yj,zj)，观测站近似坐标为时，作为本专利技术的一个优选实施例，所述步骤S2中的周跳探测，采用TurboEdit方法。作为本专利技术的一个优选实施例，所述步骤S3的误差模型改正项至少包括电离层延迟、对流层延迟、相对论效应、天线相位缠绕、天线相位中心改正、硬件码延迟。作为本专利技术的一个优选实施例，所述步骤S4中进行参数估计，通过采用卡尔曼滤波方法进行参数估计。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术实施例的守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法，相对传统的GPSCV和GPSPPP时间比对，同时兼具了两者实时性和高精度的优点。一是实时性方面：采用了IGU卫星轨道产品，克服了GPSPPP所采用的IGR或IGS卫星轨道钟差产品时延较长的缺陷；二是高精度方面：采用了IGU卫星轨道产品，为了避免卫星钟差产品的影响，将卫星钟差作为未知数，通过增加观测量和测站坐标信息实现卫星钟差、测站钟差联合解算，满足亚纳秒量级时间传递需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法原理示意图；图2为本专利技术实施例守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法流程图。具体实施方式下面通过参考示范性实施例，对本专利技术技术问题、技术方案和优点进行详细阐明。以下所述示范性实施例仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非在这里进行定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。传统的GPSPPP时间传递方法是一种事后数据处理方法，计算结果的实时性主要依赖于精密星历产品的延迟，一般约17～41小时。针对守时实验室的高精度实时时间比对需求，本专利技术联合多个守时实验室观测数据，基于IGU超快速星历产品实现多站联合实时时间比对，时间比对结果与IGS最终钟差的一致性达到了0.3ns以内，比对结果的天频率稳定度优于2.5×10-15。GPSPPP数据处理的观测模型包括无电离层组合模型、UofC模型和非组合模型。无电离层组合模型采用双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法，其特征在于，所述亚纳秒实时时间比对方法包括如下步骤：/n步骤S1，读取观测站接收机数据及IGU卫星轨道信息，根据所述观测站接收机数据指定基准站、参考站和流动站，并输入基准站和参考站的坐标；/n步骤S2，对所述观测站接收机数据进行周跳探测，剔除接收机粗差数据，并对观测历元的IGU卫星轨道进行插值计算；/n步骤S3，对基准站、参考站和流动站的实时观测数据进行误差模型改正；/n步骤S4，依据基准站、参考站和流动站的观测数据联合组建整体观测方程，进行参数估计，得到相对于基准站时钟钟差的卫星钟差、参考站钟差和流动站钟差；/n步骤S5，输出相对于基准站时钟钟差的卫星钟差、参考站钟差和流动站钟差，完成实时时间比对。/n

【技术特征摘要】
1.一种守时实验室联合组网的亚纳秒实时时间比对方法，其特征在于，所述亚纳秒实时时间比对方法包括如下步骤：
步骤S1，读取观测站接收机数据及IGU卫星轨道信息，根据所述观测站接收机数据指定基准站、参考站和流动站，并输入基准站和参考站的坐标；
步骤S2，对所述观测站接收机数据进行周跳探测，剔除接收机粗差数据，并对观测历元的IGU卫星轨道进行插值计算；
步骤S3，对基准站、参考站和流动站的实时观测数据进行误差模型改正；
步骤S4，依据基准站、参考站和流动站的观测数据联合组建整体观测方程，进行参数估计，得到相对于基准站时钟钟差的卫星钟差、参考站钟差和流动站钟差；
步骤S5，输出相对于基准站时钟钟差的卫星钟差、参考站钟差和流动站钟差，完成实时时间比对。


2.根据权利要求1所述的亚纳秒实时时间比对方法，其特征在于，所述步骤S1中指定基准站、参考站和流动站，进一步为：
当观测站的接收机时钟为基准钟且测站坐标已知时，该观测站为基准站；
当观测站接收机时钟不是基准钟、同时测站坐标已知时，该观测站为参考站，
当观测站接收机时钟不是基准钟、同时测站坐标未知时，该观测站为流动站。


3.根据权利要求2所述的亚纳秒实时时间比对方法，其特征在于，
所述基准站仅有1个，误差方程为：






其中，δtj...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国俊，蔺玉亭，史丰丰，杨玉婷，王姜婷，闫芳君，王嘉伟，王治平，王向磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一零八一部队，
类型：发明
国别省市：北京;11