[發明專利]一種基于雙頻/多頻時延差測量的長波地波時延預測方法

有效

• 申請號: 201710338122.5
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107222271B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 燕保榮;李云;郭偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: H04B17/20
• 分類號: H04B17/20;H04B17/373;G01S19/23
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

本發明提供了一種基于雙頻/多頻時延差測量的長波地波時延預測方法，在長波范圍內任意選擇至少兩個頻點發播信號，信號接收端計算各個頻點與最高頻點的時延差，理論計算所有頻點的信號在不同傳播距離上的時延差，比較測量的時延差與理論計算的時延差，尋找與測量值相同的理論計算時延差對應的傳播距離，利用傳播距離預測傳播路徑上對應頻點的總延時。本發明能夠提高長波地波時延預測的精度。

技術領域

本發明屬于長波授時技術領域，涉及長波高精度授時中接收機基于雙頻/多頻時延差對地波時延精確計算的方法。

背景技術

長波授時系統是陸基授時系統的重要組成部分，以較高的授時精度和較強的抗干擾能力成為衛星導航授時系統的重要補充。按照傳播模式的不同，長波傳播主要包括天波傳播和地波傳播。其中，地波傳播時延的計算是長波授時中的關鍵問題。

從理論上講，地波傳播的時延可以分為一次時延和二次時延，其中，一次時延主要由傳播路徑的距離(也稱大圓距離)、傳播路徑地表面附近的大氣折射指數計算而得，而二次時延則與地波傳播的路徑距離、信號的頻率以及傳播路徑上的相對介電常數、等效電導率、地球等效半徑等參數有關，都可以通過嚴格的公式理論計算。

通過測量收發兩點的精確坐標以計算大圓距離，進而計算一次時延和二次時延是長波地波時延預測的基本理論方法，但是，計算結果存在較大的預測誤差。由于長波地波信號可能經歷高山、河流、湖泊、洼地等，造成由收發兩點大地坐標精確坐標計算的大圓距離與長波信號傳播的實際路徑距離不同，這種距離誤差必然影響長波一次時延的預測精度。同時，二次時延也與傳播的路徑距離有關。傳播路徑的復雜性造成的距離誤差使得長波地波時延的預測精度只能達到微秒量級。因此，需要采用其他方法提高長波時延的預測精度。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于雙頻/多頻時延差測量的長波地波時延預測方法，能夠提高長波地波時延預測的精度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

1)在長波范圍內任意選擇至少兩個頻點f₁、…f_n，n≥2，發播所述頻點的信號；當信號傳播路徑為單一介質時，至少同時發播雙頻信號；當傳播路徑為m段介質混合路徑時，至少同時發播m+1個頻點的信號；

2)信號接收端接收到f₁、…f_n頻點信號，計算各個頻點與最高頻點f_n的時延差N_i，n＝SF_i-SF_n，i＝1、…n-1，SF_i與SF_n分別是頻點f_i和頻點f_n的信號由信號發送端到接收端的二次時延；

3)將二次時延視為傳播路徑的函數，理論計算所有頻點的信號在不同傳播距離上的二次時延值及對應的時延差N′_i，n(d)＝SF_i(d)-SF_n(d)，式中，Wi(d，f_i，σ，ε)是頻率為f_i的信號在傳播路徑上的衰減函數，ω_i＝2πf_i是信號的圓頻率，d為傳播距離，σ和ε分別為傳播路徑上的電導率和相對介電常數；

4)比較測量的時延差與理論計算的時延差，尋找與測量值N_i，n相同的理論計算時延差N′_i，n(d)對應的傳播距離d；

5)利用傳播距離d預測傳播路徑上對應頻點f_i的一次時延和二次時延式中，c為真空中的光速，n_s為地面的大氣折射指數；

6)預測傳播路徑上對應頻點f_i的總延時TOA_i＝PF+SF_i。