一种高精度RDSS授时方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度RDSS授时方法，改进了RDSS授时上行时延的推算方法，简单有效，从而使授时服务精度有大幅度的提升；同样方法也可以用于推算卫星转发时刻对应的卫星位置，或者说用于下行时延的推算。通过我们的试验分析及验证，采用本发明专利技术的授时方法，可以从当前传统RDSS授时接收机的50ns提高到约10ns的授时精度，攻克了RDSS授时服务精度的瓶颈，取得了突破性的进展，具有很大的应用潜力和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度RDSS授时方法
本专利技术属于RDSS授时
，具体涉及一种高精度RDSS授时方法。
技术介绍
RDSS(RadioDeterminationSatelliteService)提供定位授时服务10余年，广泛应用于通信、电力、商务及国防建设等领域，其授时服务精度为50ns。RDSS授时工作原理如下：不同于GPS等卫星导航系统基于星载原子钟时间基准的设计，RDSS时间基准采用基于地面的高精度原子钟，这种设计具有更高的时间基准精度。此外，RDSS星座采用GEO卫星，服务于中国及周边区域。RDSS授时信号的传输路径是从地面中心站经卫星转发至地面用户(其中，f1和f3是中心站到卫星和卫星到用户路径上的电波频率，详见图1)，中心站通过广播参数通报用户该传输路径上时标信号从中心站传播到用户所经历的时间延时，用户根据播报参数和系统时间完成授时用户时间修正。目前RDSS授时接收机利用当前时刻整分点以及前一整分点时刻播报的中心站到卫星时延推算当前时刻的上行时延，同时利用整分点播报的卫星位置和速度推算转发时刻卫星位置，进而计算下行时延；在此基础之上进行大气时延、硬件零值、地球自转修正等误差修正，授时精度约为50ns，随着用户对精度要求的提高，现有的授时精度的劣势也越专利技术显。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种高精度RDSS授时方法，能够使RDSS授时精度得到大幅度提升。一种RDSS授时方法，包括以下步骤：步骤1、获得整分点时刻的中心站到卫星的上行时延值、整分点时刻卫星位置、卫星速度以及时延修正参数；步骤2、利用步骤1获得的所述整分点时刻播报的中心站到卫星的上行时延值计算当前修正时刻对应的上行时延，具体步骤如下：S201：累积步骤1所述的距离当前时刻最新的三个整分点时刻播发的中心站到卫星的上行时延值；假设当前授时卫星转发时刻为t时刻，距离当前时刻最新的三个整分点时刻t0、t1、t2，三个时刻离当前时刻由新及远，所播发的中心站到卫星时延值分别为CS0、CS1和CS2；S202：根据S201所述的最新三个整分点时刻对应的中心站到卫星时延值推算上行时延的变化速度Vcs：Vcs0＝(CS0-CS1)/(t0-t1)＝(CS0-CS1)/dTVcs1＝(CS1-CS2)/(t1-t2)＝(CS1-CS2)/dT其中，dT是指RDSS授时播发时间间隔；S203：根据S202所推算的中心站到卫星上行时延的变化速度Vcs，推算上行时延的加速度：Acs＝(Vcs0-Vcs1)/dTS204：根据S202所推算的中心站到卫星上行时延的变化速度Vcs，以及S203所推算的上行时延的加速度，计算当时授时卫星转发时刻的上行时延值CS：CS＝CS0+(Vcs0+Acs×dt)×dtCS＝CS0+((CS0-CS1)/dT+(Vcs0-Vcs1)×dt/dT)×dtCS＝CS0+((CS0-CS1)/dT+((CS0-CS1)/dT-(CS1-CS2)/dT)×dt/dT)×dtCS＝CS0+(CS0-CS1)×dt/dT+(CS0+CS2-2CS1)×dt2/dT2其中，dt＝t-t0表示当前授时卫星转发时刻t时刻相对t0时刻的时间差；步骤3、计算卫星到用户下行时延；步骤4、利用用户机零值以及步骤1中的所述时延修正参数，计算包括电离层、对流层、Sagnac效应和用户机零值对时延的影响，即得到时延修正值；步骤5、将RDSS授时信号发射时刻同时加上步骤2获得的上行时延、步骤3获得的下行时延以及步骤4获得的时延修正值，完成经修正的授时计算。进一步的，所述步骤3计算卫星到用户下行时延的步骤如下：S301：累积步骤1所述的距离当前时刻最新的三个整分点时刻播发的卫星位置；假设当前授时卫星转发时刻为t时刻，距离当前时刻最新的三个整分点时刻t0、t1、t2，，三个整分点时刻离当前时刻由新及远，所播发的整分点时刻卫星位置分别为S0(Xs0,Ys0,Zx0)、S1(Xs1,Ys1,Zx1)、S2(Xs2,Ys2,Zx2)；S302：利用类似步骤2所述推算方法推算当前卫星转发时刻卫星位置：Xs＝Xs0+(Xs0-Xs1)×dt/dT+(Xs0+Xs2-2Xs1)×dt2/dT2Ys＝Ys0+(Ys0-Ys1)×dt/dT+(Ys0+Ys2-2Ys1)×dt2/dT2Zs＝Zs0+(Zs0-Zs1)×dt/dT+(Zs0+Zs2-2Zs1)×dt2/dT2其中，dT是指RDSS授时播发时间间隔；dt为t时刻相对t0时刻的时间差dt＝t-t0；S303：利用S302所推算的卫星转发时刻卫星位置的St(Xs,Ys,Zs)以及已知点用户位置U(Xu,Yu,Zu)计算卫星到用户时延SU：SU＝[(Xs-Xu)2+(Ys-Yu)2+(Zs-Zu)2]1/2。进一步的，所述步骤3计算卫星到用户下行时延的步骤如下：S311：累积步骤1所述的距离当前时刻最新的三个整分点时刻播发的卫星位置；假设当前授时卫星转发时刻为t时刻，距离当前时刻最新的三个整分点时刻t0、t1、t2，三个整分点时刻离当前时刻由新及远，所播发的整分点时刻卫星位置分别为S0(Xs0,Ys0,Zx0)、S1(Xs1,Ys1,Zx1)、S2(Xs2,Ys2,Zx2)；S312：利用S311所述的整分点所播发的卫星位置以及已知点用户位置U(Xu,Yu,Zu)计算t0、t1、t2整分点时刻对应的卫星到用户时延：SU0＝[(Xs0-Xu)2+(Ys0-Yu)2+(Zs0-Zu)2]1/2SU1＝[(Xs1-Xu)2+(Ys1-Yu)2+(Zs1-Zu)2]1/2SU2＝[(Xs2-Xu)2+(Ys2-Yu)2+(Zs2-Zu)2]1/2S313：利用类似步骤2所述推算方法推算当前卫星转发时刻对应的卫星到用户的下行时延SU：SU＝SU0+(SU0-SU1)×dt/dT+(SU0+SU2-2SU1)×dt2/dT2其中，dT是指RDSS授时播发时间间隔；dt为t时刻相对t0时刻的时间差dt＝t-t0。较佳的，当针对北斗二号的授时时，dT＝1min。较佳的，当针对北斗三号的授时时，dT＝6s。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的一种高精度RDSS授时方法，改进了RDSS授时上行时延的推算方法，简单有效，从而使授时服务精度有大幅度的提升；同样方法也可以用于推算卫星转发时刻对应的卫星位置，或者说用于下行时延的推算。通过我们的试验分析及验证，采用本专利技术的授时方法，可以从当前传统RDSS授时接收机的50ns提高到约10ns的授时精度(见附图6)，攻克了RDSS授时服务精度的瓶颈，取得了突破性的进展，具有很大的应用潜力和经济效益。附图说明图1为本专利技术的RDSS授时信号传输路径图；图2为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RDSS授时方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、获得整分点时刻的中心站到卫星的上行时延值、整分点时刻卫星位置、卫星速度以及时延修正参数；/n步骤2、利用步骤1获得的所述整分点时刻播报的中心站到卫星的上行时延值计算当前修正时刻对应的上行时延，具体步骤如下：/nS201：累积步骤1所述的距离当前时刻最新的三个整分点时刻播发的中心站到卫星的上行时延值；假设当前授时卫星转发时刻为t时刻，距离当前时刻最新的三个整分点时刻t0、t1、t2，三个时刻离当前时刻由新及远，所播发的中心站到卫星时延值分别为CS0、CS1和CS2；/nS202：根据S201所述的最新三个整分点时刻对应的中心站到卫星时延值推算上行时延的变化速度Vcs：/nVcs0＝(CS0-CS1)/(t0-t1)＝(CS0-CS1)/dT/nVcs1＝(CS1-CS2)/(t1-t2)＝(CS1-CS2)/dT/n其中，dT是指RDSS授时播发时间间隔；/nS203：根据S202所推算的中心站到卫星上行时延的变化速度Vcs，推算上行时延的加速度：/nAcs＝(Vcs0-Vcs1)/dT/nS204：根据S202所推算的中心站到卫星上行时延的变化速度Vcs，以及S203所推算的上行时延的加速度，计算当时授时卫星转发时刻的上行时延值CS：/nCS＝CS0+(Vcs0+Acs×dt)×dt/nCS＝CS0+((CS0-CS1)/dT+(Vcs0-Vcs1)×dt/dT)×dt/nCS＝CS0+((CS0-CS1)/dT+((CS0-CS1)/dT-(CS1-CS2)/dT)×dt/dT)×dt/nCS＝CS0+(CS0-CS1)×dt/dT+(CS0+CS2-2CS1)×dt...

【技术特征摘要】
1.一种RDSS授时方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获得整分点时刻的中心站到卫星的上行时延值、整分点时刻卫星位置、卫星速度以及时延修正参数；
步骤2、利用步骤1获得的所述整分点时刻播报的中心站到卫星的上行时延值计算当前修正时刻对应的上行时延，具体步骤如下：
S201：累积步骤1所述的距离当前时刻最新的三个整分点时刻播发的中心站到卫星的上行时延值；假设当前授时卫星转发时刻为t时刻，距离当前时刻最新的三个整分点时刻t0、t1、t2，三个时刻离当前时刻由新及远，所播发的中心站到卫星时延值分别为CS0、CS1和CS2；
S202：根据S201所述的最新三个整分点时刻对应的中心站到卫星时延值推算上行时延的变化速度Vcs：
Vcs0＝(CS0-CS1)/(t0-t1)＝(CS0-CS1)/dT
Vcs1＝(CS1-CS2)/(t1-t2)＝(CS1-CS2)/dT
其中，dT是指RDSS授时播发时间间隔；
S203：根据S202所推算的中心站到卫星上行时延的变化速度Vcs，推算上行时延的加速度：
Acs＝(Vcs0-Vcs1)/dT
S204：根据S202所推算的中心站到卫星上行时延的变化速度Vcs，以及S203所推算的上行时延的加速度，计算当时授时卫星转发时刻的上行时延值CS：
CS＝CS0+(Vcs0+Acs×dt)×dt
CS＝CS0+((CS0-CS1)/dT+(Vcs0-Vcs1)×dt/dT)×dt
CS＝CS0+((CS0-CS1)/dT+((CS0-CS1)/dT-(CS1-CS2)/dT)×dt/dT)×dt
CS＝CS0+(CS0-CS1)×dt/dT+(CS0+CS2-2CS1)×dt2/dT2
其中，dt＝t-t0表示当前授时卫星转发时刻t时刻相对t0时刻的时间差；
步骤3、计算卫星到用户下行时延；
步骤4、利用用户机零值以及步骤1中的所述时延修正参数，计算包括电离层、对流层、Sagnac效应和用户机零值对时延的影响，即得到时延修正值；
步骤5、将RDSS授时信号发射时刻同时加上步骤2获得的上行时延、步骤3获得的下行时延以及步骤4获得的时延修正值，完成经修正的授时计算。


2.如权利要求1所述的一种RDSS授时方法，其特征在于，所述步骤3计算卫星到用户下行时延的步骤如下：
S301：累积步骤1所述的距离当前时刻最新的三个整分点时刻播发的卫星位置；假设当前授时卫星转发时刻为t时刻，距离当前时刻最新的三个整分点时刻t0、t1、t2，，三个...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲江华，袁洪，李子申，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11