【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于卫星，具体涉及一种实现低轨卫星的星载原子钟向高精度频率源utc(k)（导航系统时间的地面参考）的溯源方法与系统。
技术介绍
1、目前，低轨卫星作为包括美国全球定位系统、俄罗斯的格洛纳斯导航系统、欧盟的伽利略导航系统和中国北斗导航系统的四大卫星导航系统的拓展、增强与补充，低轨卫星导航、定位与授时增强服务已经成为导航系统的重要发展趋势之一。大规模的低轨卫星星座可以向用户提供高精度的定位、导航、授时服务。为保证提供服务的精度和可靠性，低轨卫星的星载钟需要溯源到高精度频率源，以提供高精度坐标与钟差数据。低轨卫星处于高速运动状态，可视时间较短，如何实现低轨卫星的星载钟的溯源技术是低轨卫星应用的难点问题之一。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、低轨卫星导航、定位与授时增强服务已经成为导航系统的重要发展趋势之一，获取时空基准困难是低轨卫星应用需要解决的关键问题之一，为了实现低轨卫星向高精度频率源的溯源，本专利技术基于精密单点定位技术(ppp，precisepointpositioning)，提供一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源方法及系统。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源方法，其特征在于，包括：
5、s1：低轨卫星从多个地面gnss观测站获取gnss导航卫星的精密星历，所述精密星历包括gnss导航卫星的精密轨道坐标、相对于参考时间
6、s2：根据所述gnss导航卫星的精密轨道坐标、相对于参考时间utc(k)的精密钟差、所述广播星历以及所述码伪距和载波相位观测值解算低轨卫星的本地时间和参考时间utc(k)的钟差ts-utc(k)；
7、s3：根据所述低轨卫星的本地时间和参考时间utc(k)的钟差ts-utc(k)控制星载原子钟，调整星载原子钟输出信号频率，使输出的卫星标准时间ts与utc(k)同步，实现星载原子钟到utc(k)的溯源。
8、本专利技术进一步的技术方案：s1包括以下步骤：
9、s101，多个地面gnss观测站观测gnss导航卫星，计算gnss导航卫星的精密轨道坐标和相对于参考时间utc(k)的精密钟差；
10、s102，多个地面gnss观测站向低轨卫星发送gnss导航卫星的精密轨道坐标和相对于参考时间utc(k)的精密钟差；
11、s103，在101步骤的同时，低轨卫星的星载gnss接收模块接收gnss导航卫星的广播星历、码伪距和载波相位观测值；
12、s104，低轨卫星的星载数据处理模块接收gnss导航卫星的广播星历、码伪距和载波相位观测值以及gnss导航卫星的精密轨道坐标和相对于参考时间utc(k)的精密钟差。
13、本专利技术进一步的技术方案：所述精密轨道坐标的数据间隔为15分钟一组，所述精密钟差的数据为30秒一组。
14、本专利技术进一步的技术方案：s2包括以下步骤：
15、s201，对gnss导航卫星的精密轨道坐标数据、精密钟差数据进行预处理；所述预处理包括误差项处理、插值处理；
16、s202，计算观测数据从gnss导航卫星到低轨卫星的gnss接收模块的传播路径中的各项误差修正项；
17、s203，将码伪距观测值、广播星历、各项误差修正项带入码伪距观测方程，经过伪距单点定位方法估算初始时刻低轨卫星相对于参考时间utc(k)的钟差，估算的结果作为后续卡尔曼滤波计算的初始值；将码伪距、精密星历代入码伪距观测方程，将载波相位观测值、精密星历代入载波相位观测方程，联立码伪距观测方程和载波相位观测方程采用卡尔曼滤波的方式进行精密单点定位技术的参数估计；对估计得到的参数进行残差检验得到钟差ts-utc(k)。
18、本专利技术进一步的技术方案：所述的插值处理包括：所述gnss导航卫星的精密轨道坐标数据采用高阶拉格朗日插值，所述精密钟差数据采用线性插值。
19、本专利技术进一步的技术方案：s3包括以下步骤：
20、s301，低轨卫星的星钟控制模块对获得的钟差ts-utc(k)进行预报；
21、s302，低轨卫星的星钟控制模块根据钟差预报值产生频率驾驭量；
22、s303，低轨卫星的星钟控制模块接收星载原子钟的原始信号；
23、s304，低轨卫星的星钟控制模块根据频率驾驭量驾驭控制星载原子钟，实现向utc(k)的溯源并输出卫星标准时间ts。
24、一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源系统，其特征在于，包括星载原子钟、gnss接收模块、星钟控制模块和星载数据处理模块；
25、所述星载原子钟输出10mhz信号分别到星钟控制模块和星载数据处理模块，经过星钟控制模块进行放大分路，一路输入到gnss接收模块作为参考源，另一路输入到星载数据处理模块用于比对计算；
26、所述星钟控制模块根据钟差数据调整星载原子钟输出时频信号的频率和相位，并输出调整后的时频信号；
27、所述gnss接收模块通过天线接收gnss导航卫星的广播星历和观测数据并输入到星载数据处理模块；同时接收gnss观测站发送的精密星历并输入到星载数据处理模块；
28、所述星载数据处理模块根据输入的广播星历、观测数据和精密星历，计算得到本地频率源和参考频率源的钟差ts-utc(k)；根据计算的钟差ts-utc(k)、星载原子钟输入的信号以及星钟控制模块调整后的时频信号，计算星钟控制量并输入到星钟控制模块，实现星钟向utc(k)的溯源。
29、本专利技术进一步的技术方案：还包括上注通信链路，所述上注通信链路用于地面gnss观测站与低轨卫星之间的数据通信。
30、本专利技术的有益效果在于：
31、本专利技术提供的一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源方法及系统，该方法由地面站向低轨卫星上注gnss导航卫星的精密轨道坐标和以utc(k)为参考的精密钟差数据，可在低轨卫星上直接解算得到低轨卫星的星载原子钟和utc(k)的钟差数据，实现可靠的高精度低轨卫星向utc(k)的溯源。具有以下优点：
32、1）本专利技术基于gnssppp技术，可以实现亚纳秒量级的时间溯源；
33、2）本专利技术提出的溯源方法仅需一次gnssppp解算即可实现低轨卫星向utc(k)的高精度溯源，流程较为简单，易于实现；
34、3）本专利技术提出的溯源方法以及系统依托于地面gnss观测站和低轨卫星现有设施，实现所需成本较低。
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1.一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源方法，其特征在于，S1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源方法，其特征在于，所述精密轨道坐标的数据间隔为15分钟一组，所述精密钟差的数据为30秒一组。
4.根据权利要求1所述的一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源方法，其特征在于，S2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源方法，其特征在于，所述插值处理包括：所述GNSS导航卫星的精密轨道坐标数据采用高阶拉格朗日插值，所述精密钟差数据采用线性插值。
6.根据权利要求1所述的一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源方法，其特征在于，S3包括以下步骤：
7.一种低轨卫星的星载原子钟向UTC(k)的溯源系统，其特征在于，包括星载原子钟、GNSS接收模块、星钟控制模块和星载数据处理模块；
8.根据权利要求7所述的一
...【技术特征摘要】
1.一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源方法，其特征在于，s1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源方法，其特征在于，所述精密轨道坐标的数据间隔为15分钟一组，所述精密钟差的数据为30秒一组。
4.根据权利要求1所述的一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源方法，其特征在于，s2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种低轨卫星的星载原子钟向utc(k)的溯源方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈梦实，袁海波，高帅和，龚学文，
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：
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