[發明專利]一種基于GNSS CP技術的不間斷時間傳遞方法

有效

• 申請號: 201711379268.0
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108196267B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 張鵬飛;高玉平;涂銳
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G01S19/01
• 分類號: G01S19/01
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發明提供了一種基于GNSS CP技術的不間斷時間傳遞方法，通過滑動窗口方式對衛星軌道和鐘差產品進行內插處理，消除了單天解的時間傳遞量在天與天連接處經常產生跳變及異常值的現象；基于時間傳遞領域中的CP模型對載波相位觀測值進行處理，將接收機鐘差當作白噪聲參數進行估計，使得鐘差參數更好反映本地鐘的實際特性，并對GPS CP觀測量進行抗差估計，有效提出了粗差及異常值對時間傳遞的影響；最后對衛星的載波相位模糊度分別采取連續估計、連續繼承策略，為時間與頻率信號的連續監測和科學研究提供了一種新的技術手段。本發明算法先進，連續運行穩定性好，易操作。

技術領域

本發明涉及一種基于GNSS的遠程精密時間傳遞方法。

背景技術

全球衛星導航定位系統(GNSS)是以高精度時間測量基礎的，同時從另一方面也提供了一種精密時間傳遞服務的新途徑。由于GNSS觀測的連續性、高精度、全球性等優點，它已成為國際時頻機構間進行時間傳遞的一種新的重要技術手段。基于GNSS的遠程時間傳遞主要分為兩類方法。一類是利用GNSS偽距觀測值的衛星共視(common view，CV)時間傳遞，由于該方法需要在參與時間傳遞的站點處同時觀測到同一個衛星，因此該方法易受站點之間距離及偽距觀測值的精度限制；另一類是利用全視法(All View，AV)進行遠程時間傳遞，特別是近年來發展起來的載波相位(Carrier Phase，CP)時間傳遞方法可以獲得了較高的精度，然而該方法受到了多種因素的影響而導致時間傳遞量在天與天之間不連續，即所謂的“天跳”。這種“天跳”使得基于GPS CP方法無法進行多天連續的遠程時間傳遞，進而嚴重影響國際時頻實驗室之間進行時間傳遞的性能。因此，如何采用高精度的載波相位觀測值進行不間斷時間傳遞是當前GNSS授時領域研究中亟需解決的科學問題。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于GNSS CP技術的不間斷時間傳遞方法，設計了基于滑動窗口的精密軌道和鐘差內插方法，有效克服了一般多項式在數據弧段端部處內插誤差急劇增大的問題；同時利用白噪聲模擬接收機鐘差的隨機特性，有效反映了原子鐘的物理特性，利用抗差估計進行質量控制；最后利用連續模糊度估計算法，對基于傳統GNSS CP技術的時間傳遞中，在天與天之間極易產生接收機鐘差跳變的現象進行有效克服；此外，利用不間斷的時間傳遞的方法，提高了利用載波相位時間傳遞量進行國際TAI計算以及時間尺度比對中的長期穩定性，特別是大于一天的效果更加明顯。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

第一步，獲取GNSS單天的偽距、載波相位觀測數據及衛星軌道和鐘差產品；利用滑動窗口的插值模型進行精密衛星軌道和鐘差內插，獲得精度均勻的插值點；在插值當天的首歷元和最后一個歷元的插值過程中，增加插值當天的前一天和后一天的至少半個窗口數據量的數據點；

第二步，建立GNSS CP觀測模型，進一步獲得法方程，并進行參數估計；接收機鐘差參數估計采用白噪聲的隨機模型，前后歷元鐘差參數不繼承；

第三步，在連續時間傳遞工作中，遇到跨天的鐘差估計，利用前一天最后一個歷元的觀測方程和第二天首歷元的觀測方程，形成組合后的法方程

基于此法方程估計當天的模糊度參數，獲得連續的模糊度估計量；式中，角標k、k-1分別代表當天時間傳遞的最后一個歷元和第二天的首個歷元，L為觀測量，A為設計矩陣；P為相應的權矩陣；

第四步，利用已確定的連續模糊度參數，獲得不間斷的接收機鐘差：

式中，N₁₁為接收機鐘差參數的法方程系數，N₁₂和N₂₁為接收機鐘差參數與模糊度參數的協方差，X_Clk為接收機鐘差待估參數，b₁為接收機鐘差的法方程觀測量，X為已經確定的模糊度參數；