[發明專利]北斗無縫高精度授時實現方法和系統

有效

• 申請號: 201210363042.2
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102866627A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 孫希延;紀元法;王守華;符強;吳孫勇;嚴肅清
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G04R20/02
• 分類號: G04R20/02;G04G7/00;G01S19/25
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本發明涉及衛星導航授時領域，具體涉及一種基于偽衛星輔助的北斗無縫高精度授時實現方法和系統。

背景技術

衛星導航以其高精度、全天候、實時性強、區域廣等優點已滲透到各個生活領域和現代戰爭的各個環節，衛星導航定位和授時系統是最關鍵的國家基礎設施之一，而且，現代武器實(試)驗、戰爭需要它保障，智能化交通運輸系統的建立和數字化地球的實現需要它支持。現代通信網和電力網建設也越來越增強了對精度時間和頻率的依賴。

北斗衛星系統是我國自主研制的衛星導航定位和通信系統，具有首次定位快、無通訊盲區、保密性強等特點，并在高精度授時、短報文通信等方面均具有獨特的優勢。隨著北斗衛星導航系統的完善，潛力巨大國內衛星導航應用產業將迅速發展。

北斗衛星導航系統雖然在授時有其獨特的優勢，但是，衛星導航直接授時也有其弊端，就是衛星信號比較弱，一是很容易收到外界干擾而不能使用，二是當使用環境復雜時候，如周圍有建筑物、高山峽谷、室內時，衛星信號受遮擋，也不能使用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種北斗無縫高精度授時實現方法和系統，其能夠在復雜環境中仍然能高精度授時。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種北斗無縫高精度授時實現方法，包括如下步驟：

(1)在空間不同的位置固定安裝1個偽衛星主站和至少3個偽衛星副站，且上述偽衛星主站和偽衛星副站的精確位置均預先測定已知；

(2)偽衛星主站首先接收至少4顆北斗衛星發射的北斗信號，并經下變頻、信息解碼和時間信息提取后得到北斗的授時結果；然后利用所得授時結果發出授時的秒脈沖信號去馴服偽衛星主站的原子鐘，使得偽衛星主站的時間基準溯源到北斗時；最后在馴服原子鐘的驅動下，把偽衛星主站的位置、站號和時間信息進行信息編碼、信號擴頻、信號調制、載波調制和數模轉換后由功分模塊分為2路信號，2個上變頻模塊把這2路信號變頻到不同的頻點后通過2套天線發射出去，這2路發射信號中的一路信號由偽衛星副站接收，另一路信號由用戶接收終端接收；

(3)偽衛星副站首先接收偽衛星主站發來的信號，并進行下變頻、信息解碼和時間信息提取后，計算偽衛星主站與副站之間的距離，并獲得偽衛星副站的精確時間；接著利用獲得的偽衛星副站的精確時間實時校正本地時鐘，使得偽衛星副站不但與偽衛星主站同步，且偽衛星副站和偽衛星主站都溯源到北斗時；最后在校正時鐘的驅動下，將偽衛星副站的位置、站號和時間信息進行信息編碼、信號擴頻、信號調制、載波調制和數模轉換后，上變頻到北斗導航信號頻點后經過天線發射出去；

(4)用戶接收終端接收偽衛星主站和至少3個偽衛星副站發出的信號，并將上述信號進行下變頻、模數轉換、捕獲、跟蹤、信息解碼和授時解算，最終實現用戶的高精度授時。

作為改進，所述用戶接收終端最好還同時接收至少4顆北斗衛星發出的信號。

上述方法中，偽衛星主站和偽衛星副站的信息編碼方式均采用北斗的信息編碼方式。

上述方法中，偽衛星主站和偽衛星副站的信號調制方式均采用北斗的信號調制方式。

上述方法中，偽衛星主站將2路信號中的其中一路信號上變頻到北斗的頻點。

一種北斗無縫高精度授時系統，其主要由北斗衛星、用戶接收終端、偽衛星主站和至少3個偽衛星副站組成；

偽衛星主站包括北斗授時接收單元、原子鐘、偽衛星主站發射單元、北斗接收天線、偽衛星發射天線、以及主站通信發射天線；北斗接收天線連接北斗授時接收單元的輸入端，北斗授時接收單元的輸出端與原子鐘的受控端相連，原子鐘的輸出端連接在偽衛星主站發射單元的時鐘控制端上，偽衛星主站發射單元的輸出端分別與偽衛星發射天線和主站通信發射天線相連；

每個偽衛星副站均包括偽衛星授時接收單元、本地時鐘、偽衛星副站發射單元、偽衛星接收天線、以及副站通信發射天線；偽衛星接收天線連接在偽衛星授時接收單元的輸入端上，偽衛星授時接收單元的輸出端與本地時鐘的受控端相連，本地時鐘的輸出端連接在偽衛星副站發射單元的時鐘控制端上，偽衛星副站發射單元的輸出端與副站通信發射天線相連；

偽衛星主站和至少3個偽衛星副站分別固定安裝在空間的不同位置處；偽衛星主站的北斗接收天線同時接收至少4顆北斗衛星發來的信號；偽衛星副站的偽衛星接收天線接收偽衛星主站的偽衛星發射天線發來的信號；用戶接收終端同時接收偽衛星主站的主站通信發射天線和至少3個偽衛星副站的副站通信發射天線發來的信號。