基于Ka模式仿真星间伪距及星上时间基准建立的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于Ka模式仿真星间伪距及星上时间基准建立的方法，首先，进行历元归化，将两星之间双向测量伪距归化为同一时刻；然后，将同一时刻的星间双向观测数据作差，修正系统误差，计算有直接测量链路的两颗卫星间的相对钟差；最后，借助星间相对钟差，解算各导航卫星相对于某一时间基准的广播钟差。本发明专利技术解决了星间相对钟差缺乏时间基准的问题，时间同步精度在纳秒量级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及星间伪距仿真方法及星上时间基准建立方法，属于卫星导航领域。
技术介绍
自主时间同步技术是实现自主导航的关键技术之一，在脱离地面站支持的情况下，利用星座可见卫星之间所建立的星间链路进行双向测距和信息交换，对星上时钟参数进行滤波处理，实现星间时间同步。由于UHF测距体制(一发多收的信号播发方式)始终存在抗干扰性差、链路通信速率低等诸多问题，GPS III卫星已经设想使用精度更高、抗干扰能力更强的Ka测距体制(点对点的信号播发方式)取代UHF测距体制，从而Ka模式的星间伪距成为众多学者研究的热点。星间伪距仅是一种相对观测量，只能确定星间相对钟差，不能确定卫星相对系统时间基准的绝对钟差，因此Ka模式伪距的仿真方法，卫星钟差的确定及星上时间基准的建立成为自主导航时间同步的研究热点。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种Ka模式星间伪距的仿真方法及星上时间基准建立的方法，以解决利用星间伪距解算的钟差缺乏时间基准的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:步骤1:按照Ka测距模式，以3s为测量间隔从IGS网站下载精密轨道和精密钟差，从而得到星间距离；步骤2:经过历元归化后，每一对有测量链路的卫星中，两颗卫星A和B在同一时刻仁接收到对方发出的无线电测距信号，分别测量出两星之间的伪距Pba和PAB，

【技术保护点】
一种基于Ka模式仿真星间伪距及星上时间基准建立的方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：按照Ka测距模式，以3s为测量间隔从IGS网站下载精密轨道和精密钟差，从而得到星间距离；步骤2：经过历元归化后，每一对有测量链路的卫星中，两颗卫星A和B在同一时刻tr接收到对方发出的无线电测距信号，分别测量出两星之间的伪距ρBA和ρAB，ρAB=ρ0AB+δA(tr)-δB(te1)+(δdtB+δtclyB)+(δdrA+δrclyA)+δrel_AB+ϵABρBA=ρ0BA+δB(tr)-δA(te2)+(δdtA+δtclyA)+(δdrB+δrclyB)+δrel_BA+ϵBAte1为卫星B的信号发射时刻，te2为卫星A的信号发射时刻；ρ0AB为卫星A在信号接收时刻的位置与卫星B在信号发射时刻的位置之间的几何距离；ρ0BA为卫星B在信号接收时刻的位置与卫星A在信号发射时刻的位置之间的几何距离；δA(tr)为卫星A在信号接收时刻tr的星钟差；δB(tr)为卫星B在信号发射时刻tr的星钟差；δB(te1)为卫星B在信号发射时刻te1的星钟差；δA(te2)为卫星A在信号发射时刻te2的星钟差；为卫星A、B的发射端时延；为卫星A、B的接收端时延；分别为由于温度引起的卫星A、B发射端时延的周期变化部分；分别为由于温度引起的卫星A、B接收端时延的周期变化部分；δrel_AB、δrel_BA是源自卫星钟的周期性相对论效应；εAB、εAB均为随机噪声；步骤3：根据星间伪距测量公式，计算每一对有测量链路的卫星对的星间钟差，实现星间时间同步；所述的星间伪距测量公式为ρAB?ρBA＝ρ0AB?ρ0BA+2(δA(tr)?δB(tr))+δrel_AB?δrel_BA+ε；所述每一对有测量链路的卫星对的星间钟差为δA(tr)-δB(tr)=12[ρAB-ρBA-(ρ0AB-ρ0BA)-(δrel_AB-δrel_BA)+ϵ];步骤4：修正每一对有测量链路的卫星的星间钟差的相关系统误差，其中，ρAB中的周期性相对论效应δrel_AB＝2XB(tr)·VB(tr)/c，ρBA中的周期性相对论效应δrel_BA＝2XA(tr)·VA(tr)/c；双向传播路径之差ρ0AB-ρ0BA=(XA(tr)-XB(tr))·VAc-(XB(tr)-XA(tr))·VBc=(XA(tr)-XB(tr))c(VA+VB);其中，Xi(tr)表示卫星i在接收时刻的位置，Vi(tr)表示卫星在接收时刻的速度，c为光速，Xi(te)为卫星i在信号发射时刻的位置；最终得到卫星A、B的星间钟差为δA(tr)-δB(tr)=12(ρAB-ρBA-(XA(tr)-XB(tr))c(VA+VB)-2c(XB(tr)·VB(tr)-XA(tr)·VA(tr))+ϵ);步骤5：以卫星2小时运行的弧段为单位进行解算，在解算过程中进行数据质量控制，以最小二乘参数估计策略得出每个卫星相对于基准星的钟差a0、钟速a1和钟漂a2，得到钟差的确定性部分x(t)＝a0+a1(t?t0)+a2(t?t0)2，其中，t0为初始时刻，t为钟差变化时刻；步骤6：基于调频白噪声调频闪变噪声和调频随机游走噪声得到钟差的随机部分y=yiWF+yiRW+yiFF,其中，yiWF=3h02τ(randi),yiRW=yi-1RW+4h-2π2τ6·3·(randi),yiFF=2ln(2)h-1·5·Σk=1i(i+1-k)-2/3(randi),i=1..N,randi-N(0,1),h?2、h0和h?1为调频随机游走噪声、调频随机白噪声和调频随机闪变噪声；步骤7：由钟差的确定性部分和钟差的随机部分得到每颗卫星的钟差Hi；步骤8：导航卫星星上综合原子时其中，Ai和Bi分别为t0时刻第i台钟的钟差和钟速，Pi为第i台钟的权，FDA000040795174000001...

【技术特征摘要】
1.一种基于Ka模式仿真星间伪距及星上时间基准建立的方法，其特征在于包括下述步骤: 步骤1:按照Ka测距模式，以3s为测量间隔从IGS网站下载精密轨道和精密钟差，从而得到星间距离； 步骤2:经过历元归化后，每一对有测量链路的卫星中，两颗卫星A和B在同一时刻仁接收到对方发出的无线电测距信号，分别测量出两星之间的伪距Pba和Pab, Pm = ΡοΛα.ft.)—谷B (Κ.? ) + (1? + ) + (€/,' + ^rL ) +^rel^dM+ gAB Pu = Pmu 十軌)-桃2)十⑷ +Ci) + (€ +C-)+ C^JM +%? tel为卫星B的信号发射时刻，te2为卫星A的信号发射时刻； P OAB为卫星A在信号接收时刻的位置与卫星B在信号发射时刻的位置之间的几何距离；P.为卫星B在信号接收时刻的位置与卫星A在信号发射时刻的位置之间的几何距离；5A(tr)为卫星A在信号接收时刻&的星钟差；δ B (tr)为卫星B在信号发射时刻仁的星钟差；δ B (tel)为卫星B在信号发射时刻tel的星钟差；δΑα62)为卫星A在信号发射时刻te2的星钟差； Sft, M为卫星A、B的发射端时延； 、过为卫星A、B的接收端时延； C, 分别为由于温度引起的卫星A、B发射端时延的周期变化部分； ^分别为由于温度引起的卫星A...

【专利技术属性】
技术研发人员：钦伟瑾，孙保琪，韦沛，杨海彦，孔垚，杨旭海，
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：