伪卫星定位系统中的零基线自闭环星地时间同步方法技术方案

本发明专利技术公开了一种伪卫星定位系统中的零基线自闭环星地时间同步方法，所述方法包括：一、伪卫星信号产生器以触发脉冲为时间基准生成伪卫星导航信号，并在零基线条件下发送给闭环导航接收机；二、闭环导航接收机同时接收伪卫星信号和空间卫星导航信号，根据接收机输出的伪卫星测距值和导航卫星测距值计算星地同步钟差；三、对星地同步钟差进行处理，得到粗钟差控制字和精钟差参数，将粗钟差控制字发送给信号产生器，实现星地粗同步；将精钟差参数写入伪卫星电文，实现星地精同步。通过本发明专利技术可以实现伪卫星定位系统与空间卫星导航系统的高精度时间同步，并具有成本低、简单实用的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星导航地基增强
，特别是一种。
技术介绍
伪卫星是一种地面导航信号发射设备，用于支持和增强空间卫星导航系统的服务能力。并可与空间导航卫星的组合应用，即若干伪卫星加上不满足定位条件(小于4颗)的空间GPS、北斗等导航卫星，可实现星地组合定位模式，能够解决由于地理环境影响造成的可视导航卫星数不足、几何构成不佳、信号电平过低等问题而不能实现连续无缝导航定位以及定位精度较低的情况。但为了实现这种星地同步工作，伪卫星系统时间与北斗/GPS等卫星导航系统时间的高精度同步的是一个亟待解决的技术问题。目前，伪卫星与空间导航卫星的时间同步主要采用接收机单向授时法，通过输出与空间导航卫星时间同步的IPPS信号(精度50ns)对伪卫星信号产生器进行触发，最后利用触发脉冲的上升沿产生与空间导航卫星同步的伪卫星导航信号，但它需要接收机配备脉冲信号产生与调相单元，增加了硬件成本和技术难度，且星地时间同步精度不高。本专利提供了一种数字化处理的伪卫星与空间导航卫星时间同步的方法，该方法通过计算得到伪卫星系统时间与卫星导航系统的星地同步钟差，把该偏差进行精细化处理，生成电文控制字、伪卫星信号相位控制字和伪卫星电文钟差修正参数，从而实现伪卫星与空间导航卫星的高精度时间同步。
技术实现思路
本专利技术的目的是:针对单向授时接收机同步方法的硬件成本高、同步精度低缺陷，设计了一种零基线自闭环星地时间同步方法，有效地解决地面伪卫星时间基准与空间北斗/GPS导航卫星时间基准之间的高精度时间同步问题。为了达到上述目的，一种包括以下步骤:①构建零基线自闭环的伪卫星测量架构；伪卫星测量架构包括伪卫星信号产生器、耦合器、合路器和闭环导航接收机；②伪卫星信号产生器以触发脉冲为时间基准生成伪卫星导航信号，并在零基线条件下发送给闭环导航接收机；③闭环导航接收机同时接收伪卫星导航信号和空间的导航卫星信号，根据接收机输出的伪卫星测距值和导航卫星测距值计算星地同步钟差；④对星地同步钟差进行处理，得到粗钟差控制字和精钟差参数，将粗钟差控制字发送给伪卫星信号产生器，实现星地粗同步；将精钟差参数写入伪卫星电文，实现星地精同止/J/ O其中，步骤①中构建零基线自闭环的伪卫星测量架构包括以下步骤:(101)由同一个原子钟给闭环导航接收机和伪卫星信号产生器提供IOMHz信号；(102)伪卫星信号产生器生成的信号经过耦合器，输出I路伪卫星导航信号；(103)空间的导航卫星信号与伪卫星导航信号经过合路器，传输给闭环导航接收机，进行伪卫星测距值和导航卫星测距值处理，完成零基线条件的构建。其中，步骤③中星地同步钟差的计算方法为:Adt = [P；其中:Adt为星地同步钟差为导航卫星测距值为闭环导航接收机和导航卫星之间的几何距离；<为电离层误差，由导航电文参数计算获得7/为对流层误差，由通用计算模型获得伪卫星测距值；C为光速。其中，步骤④中粗钟差控制字包括电文帧控制字、电文字控制字、电文字数据位、扩频码控制字和扩频码片控制字；其中，电文帧控制字NI =求整数(Adt/电文帧长度)；电文字控制字N2 =求整数[(Adt-Nl*电文帧长度)/电文字长];电文字数据位N3 =求整数[(Adt-Nl*电文帧长度_N2*电文字长)/电文数据位长];钟差剩余量Λ dtl = Δ dt-Nl*电文帧长度-N2*电文字长-N3*电文数据位长；扩频码控制字N4 =求整数(Λ dtl/扩频码长)；扩频码片控制字N5 =求整数[(Adtl-M*扩频码长)/码片长]。其中，步骤④中精钟差参数包括时钟偏差a0、时钟偏移al和时钟偏移率a2 ；Δ dt2 = aO+al* (t_tO)+a2* (t_tO)2其中，钟差小数部分Adt2 = Δ dtl-N4*扩频码长-N5*码片长，t为用户机使用伪卫星信号进行定位的当前时刻，to为参考时刻。本专利技术技术具有如下优点:(i)本专利技术采用星地时间同步的数学处理方法，具有星地时间同步实现简单的优点。(ii)本专利技术构建零基线处理条件，使得闭环导航接收机输出的伪卫星测距数据没有受到大气传输无误差影响，具有星地时间同步精度高的优点。(iii)本专利技术提出了粗钟差控制字和精钟差数据的处理方法，能够用户接收机输出的伪卫星伪距测量值稳定，具有便于用户机进行粗差检测的特点。附图说明图1是本专利技术伪卫星定位系统示意图；图2是伪卫星与北斗/GPS导航系统的时间偏差计算示意图；图3是伪卫星与北斗/GPS导航系统的时间偏差精细化处理示意图；具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步的描述:①构建零基线自闭环的伪卫星测量架构，伪卫星测量架构包括伪卫星信号产生器、耦合器、合路器和闭环导航接收机；其中，步骤①中构建零基线自闭环的伪卫星测量架构包括以下步骤:(101)由同一个原子钟给闭环导航接收机和伪卫星信号产生器提供IOMHz信号；(102)伪卫星信号产生器生成的信号经过耦合器，输出I路伪卫星导航信号；(103)空间的导航卫星信号与伪卫星导航信号经过合路器，传输给闭环导航接收机，进行伪卫星测距值和导航卫星测距值处理，完成零基线条件的构建。②伪卫星信号产生器以触发脉冲为时间基准生成伪卫星导航信号，并在零基线条件下发送给闭环导航接收机；③闭环导航接收机同时接收伪卫星导航信号和空间的导航卫星信号，根据接收机输出的伪卫星测距值和导航卫星测距值计算星地同步钟差。图2是伪卫星与北斗/GPS导航系统的星地同步钟差计算示意图，包括以下步骤:(201)建立伪卫星的伪距测量方程如下:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伪卫星定位系统中的零基线自闭环星地时间同步方法，包括以下步骤：①构建零基线自闭环的伪卫星测量架构；伪卫星测量架构包括伪卫星信号产生器、耦合器、合路器和闭环导航接收机；②伪卫星信号产生器以触发脉冲为时间基准生成伪卫星导航信号，并在零基线条件下发送给闭环导航接收机；③闭环导航接收机同时接收伪卫星导航信号和空间的导航卫星信号，根据接收机输出的伪卫星测距值和导航卫星测距值计算星地同步钟差；④对星地同步钟差进行处理，得到粗钟差控制字和精钟差参数，将粗钟差控制字发送给伪卫星信号产生器，实现星地粗同步；将精钟差参数写入伪卫星电文，实现星地精同步。

【技术特征摘要】
1.一种伪卫星定位系统中的零基线自闭环星地时间同步方法，包括以下步骤: ①构建零基线自闭环的伪卫星测量架构；伪卫星测量架构包括伪卫星信号产生器、耦合器、合路器和闭环导航接收机； ②伪卫星信号产生器以触发脉冲为时间基准生成伪卫星导航信号，并在零基线条件下发送给闭环导航接收机； ③闭环导航接收机同时接收伪卫星导航信号和空间的导航卫星信号，根据接收机输出的伪卫星测距值和导航卫星测距值计算星地同步钟差； ④对星地同步钟差进行处理，得到粗钟差控制字和精钟差参数，将粗钟差控制字发送给伪卫星信号产生器，实现星地粗同步；将精钟差参数写入伪卫星电文，实现星地精同步。2.根据权利要求1中所述的伪卫星定位系统中的零基线自闭环星地时间同步方法，其特征在于:步骤①中构建零基线自闭环的伪卫星测量架构包括以下步骤: (101)由同一个原子钟给闭环导航接收机和伪卫星信号产生器提供IOMHz信号； (102)伪卫星信号产生器生成的信号经过耦合器，输出I路伪卫星导航信号； (103)空间的导航卫星信号与伪卫星导航信号经过合路器，传输给闭环导航接收机，进行伪卫星测距值和导航卫星测距值处理，完成零基线条件的构建。3.根据权利要求1中所述的伪卫星定位系统中的零基线...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘兴利，蔚保国，李隽，叶红军，魏海涛，王振华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：