[發明專利]一種星地時間系統的鐘差測量方法

無效

• 申請號: 201110288667.2
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102385307A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李林;唐自新;陶利民;翟君武;王君娜;楊福民;黃佩誠;王劼;楊聰偉
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G04G7/02
• 分類號: G04G7/02;G04G5/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種星地標準時間差的測量方法。

背景技術

高精度時間同步是衛星導航系統實現高精度導航定位的基礎。國內外衛星導航系統(GPS、GLONASS、GALILEO)均使用了時間同步比對系統，對衛星系統的時間與地面時統的時間進行比對、測量，從而達到對星上高精度時鐘的校準作用。激光時差測量是其中的一種方法。

激光時差測量系統在測量過程中，衛星設備將得到一組星地時間差數據。由于衛星遙測下傳信道的限制，衛星設備必須對星地時間差數據進行第一步的篩選，篩選出有限的數據下傳至地面測控系統，由地面測控系統作進一步的運算。如何從一組星地時間差數值中篩選出最合理有效的時間信息，是影響整個時差測量精度的關鍵。

數據篩選技術中，一般采用高斯分布、統計均質等誤差統計方法進行處理，將噪音點進行過濾，并得出最終的數據。該類數據篩選方法計算較為復雜，而衛星設備由于受到重量、功耗等方面的限制，星上設備任務處理實時性的要求又較強，因此無法執行如此復雜的算法。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種星地時間系統的鐘差測量方法，可以從激光時差測量數據中篩選出最接近實際情況的時差測量數據，提高激光時差測量系統的精度，進而為衛星導航系統提供高精度的時間同步。

本發明的技術解決方案是：一種星地時間系統的鐘差測量方法，步驟如下：

(1)地面站向衛星發射一組激光脈沖，激光脈沖的發射時間t_send固定在地面時統整秒之前的T_G時刻；

(2)衛星上的激光反射器將接收到的激光脈沖反射回地面站，同時衛星時差測量系統實時測量接收到所述激光脈沖的時刻與衛星星鐘的時差，得到一組時差數據；

(3)確定出衛星時差測量系統接收到所述激光脈沖的時刻與衛星星鐘的時差的理論值，并由此得到時差數據的合法范圍，從實測的時差數據中篩除合法范圍之外的時差數據；然后對所述合法范圍進行劃分，統計落到每個區域內的時差數據量，選取數據量最多的區域作為采樣區域；最后對采樣區域再次進行劃分，再次統計落到每個區域內的時差數據量，選取數據量最多的區域作為取值待選區，將待選區中的時差數據中間值作為最后選定的時差數據T_S；

(4)地面記錄接收到衛星上的激光反射器反射回來的激光的時刻t_rev，t_rev與t_send之差作為地面激光測距站測得的激光往返時間τ；

(5)利用公式計算得到星地時間系統的鐘差ΔT；

(6)將得到的ΔT以及采樣區域的數據量下傳至地面站。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明星地時間系統的鐘差測量方法可以有效的剔除各種空間環境干擾，并根據衛星實際的計算能力、遙測信道資源，利用簡單可行的算法從有效的測時數據中挑選出合適的測時數據，衛星在軌情況表明，可以保證激光時差測量系統的精度，準確的獲得星地標準時間差。

(1)在本發明方法中，地面使用激光作為時間測量的介質，由衛星設備測量地面發射來的激光與衛星高穩時鐘的時間差T_S，配合以激光反射回地面的總時間τ、地面激光發射脈沖與秒脈沖的時間間隔T_G，來推斷星載時鐘的準確度，方法可靠、原理簡單；

(2)為了防止空間環境中不同波長數據的干擾，本發明方法在測定地面發射來的激光與衛星高穩時鐘的時間差T_S中，通過直方圖法實現對數據源的篩選。通過對數據源的分析，數據源具有隨機白噪聲的特點，而激光束產生的測時數據具有類高斯分布的特點。直方圖法可以排除空間環境中隨機的波長干擾，所得到的采集區域可直觀的確認選定區域即為實際測時數據存在的區域，排除數據干擾；

(3)本發明方法為精確的獲得測時數據，使用兩級篩選的方法。在所有數據的采集區內，第一級直方圖的篩選，可將激光測時數據從隨機白噪聲中區分出來，第二級直方圖的選取，可將有效激光測數據和受其它原因(激勵源偏離、空間磁場改變)影響導致到達時間偏離的激光測時數據區分開來，從而獲得準確的測時數據；

(4)本發明方法利用了星上設備的有限能力，合理選用了多級、簡單篩選的機制，在盡可能簡單的處理方法中獲得了準確的測時數據。

附圖說明

圖1為本發明方法的原理圖；

圖2為本發明實施例中的測量數據篩選示意圖。

具體實施方式