[發(fā)明專利]基于多種GNSS系統(tǒng)融合的時間頻率傳遞方法和接收機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010278701.3
• 申請日: 2010-09-09
• 公開（公告）號: CN102004258A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁坤;張愛敏;高小珣;王偉波;寧大愚
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量科學(xué)研究院
• 主分類號: G01S19/13
• 分類號: G01S19/13;G01S19/14
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及時間頻率校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于多種GNSS系統(tǒng)融合的時間頻率傳遞方法和接收機。

背景技術(shù)

目前時間頻率重要性越來越凸顯，主要體現(xiàn)在空間技術(shù)領(lǐng)域、計量領(lǐng)域等等，因此越來越多的地方出現(xiàn)了使用時間頻率標(biāo)準(zhǔn)的需求。但是，由于許多時間頻率標(biāo)準(zhǔn)不易于搬動，而且很多時間頻率標(biāo)準(zhǔn)存在需要連續(xù)工作，不宜斷電等特殊性，因此迫切需要尋找一種遠(yuǎn)程時間頻率傳遞的方法來對這些時間頻率標(biāo)準(zhǔn)進行遠(yuǎn)程校準(zhǔn)。

在1980年國際頻控年會上，Allan首次提出了GPS(Global?Positioning?System，全球定位系統(tǒng))共視法時間傳遞的原理。1985年GPS共視法被用于遠(yuǎn)距離時間比對，參加TAI(Temps?Atomique?International，國際原子時)計算。自20世紀(jì)90年代初，GPS共視法開始得到廣泛應(yīng)用。1994年，Allan代表GPS時間傳遞標(biāo)準(zhǔn)組(GGTTS)，在期刊MetroLogia上發(fā)表了“GPS定時接收機軟件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)指南”，統(tǒng)一了共視接收機軟件的處理過程和單站觀測文件的格式，以進一步提高共視比對精度。早期的GNSS時間頻率傳遞接收機生產(chǎn)商主要是美國AOA公司。

從1995年開始，國際計量局(Bureau?International?des?Poids?et?Mesures，BIPM)時間部在計算TAI時，依靠各時間實驗室的單頻單通道GPS共視接收機每天48次跟蹤衛(wèi)星，把全球約50個時間實驗室200多臺原子鐘的觀測資料，通過共視比對，統(tǒng)一歸算成UTC-UTC(k)，其中，k指各時間實驗室。

近年來，GPSC/A碼、P3碼多通道測量，GLONASS(GLObal?NAvigation?SatelliteSystem，俄羅斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))P碼共視，相繼出現(xiàn)。不僅使得共視比對連續(xù)進行，而且增大了觀測數(shù)據(jù)量，提高了比對精度，Septentrio、AOS、和Dicom等公司都有GPSC/A碼、P3碼的共視接收機。GPS時間頻率傳遞接收機的目的之一在于得到本地參考時鐘和GPS系統(tǒng)時或其它參考時間系統(tǒng)的比對結(jié)果，主要由以下兩種工作模式。如圖1所示，為現(xiàn)有的工作模式示意圖。

其中，工作模式1是指接收機通過自身功能直接鎖定到本地參考時間頻率源，則通過接收機得到了GPS觀測量就是以本地參考時間頻率源為基準(zhǔn)的，通過數(shù)據(jù)處理可直接得到本地參考時間頻率源與GPS系統(tǒng)時或其它參考時間系統(tǒng)的比對結(jié)果；工作模式2是指接收機不能或不直接鎖定到本地時間頻率參考源，則需要通過時間間隔計數(shù)器測量本地參考時間頻率源與接收機內(nèi)部時鐘的關(guān)系，再通過數(shù)據(jù)處理之后間接得到地參考時間頻率源與GPS系統(tǒng)時或其它參考時間系統(tǒng)的比對結(jié)果。工作模式1相對于工作模式1來說更加簡便易實現(xiàn)，且由于所需的更少的儀器引進了更少的誤差，得到了更好質(zhì)量的結(jié)果，但它對接收機功能有一定的要求；工作模式2其性能往往受制于時間間隔計數(shù)器的性能。其中，Septentrio公司的產(chǎn)品基于工作模式1，而Dicom和AOS的產(chǎn)品了基于工作模式2。

現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點是：

1、目前的時間頻率傳遞接收機都是使用單個GNSS系統(tǒng)產(chǎn)生各自系統(tǒng)的時間頻率比對結(jié)果，并沒有將數(shù)據(jù)進行融合，這對于結(jié)果的可靠性是個巨大的考驗，一旦某個系統(tǒng)癱瘓，將造成重要不利影響，同時發(fā)展其他未來可能的GNSS系統(tǒng)基的時間頻率傳遞同樣重要，多系統(tǒng)的融合可以大大提高接收機的測量精度和工作可靠性。

2、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou(COMPASS)中文簡稱‘北斗’)是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具備導(dǎo)航、定位和授時等功能，中國高度重視并一直在努力探索和發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，由于其的不斷發(fā)展，利用COMPASS進行時間頻率傳遞已成為一種必然趨勢，但目前還沒有基于COMPASS(二代)的粗碼、精碼及載波相位時間頻率傳遞接收機。另外，發(fā)展其他未來可能的GNSS(Global?Navigation?Satellite?System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))系統(tǒng)基的時間頻率傳遞同樣重要，多系統(tǒng)的融合可以大大提高接收機的測量精度和工作可靠性。

3、由于目前各種GNSS時間頻率傳遞接收機都只生成本地參考與GNSS系統(tǒng)參考時間的比對結(jié)果，如需比對本地參考與另一方(遠(yuǎn)程)參考的結(jié)果，必須兩方數(shù)據(jù)匯總到一處并進行數(shù)據(jù)處理方能實現(xiàn)，尚無接收機可單方自動實現(xiàn)此功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決以上技術(shù)缺陷，提出了一種基于多種GNSS系統(tǒng)融合的時間頻率傳遞方法和接收機。