[發明專利]一種基于單點偽距歸算的時間同步運動時延修正方法及應用

在審

• 申請號: 201911384507.0
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111045032A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 白燕;盧曉春;郭燕銘;韓子彬
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G01S19/03
• 分類號: G01S19/03;G01S19/40;G01S19/24;G01S19/25
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 孟大帥

1.一種基于單點偽距歸算的時間同步運動時延修正方法，衛星1和衛星2進行時分體制的雙向測距和時間同步，已知衛星1的高精度軌道和速度信息，衛星2的運行速度較大且不具備精確軌道和速度信息，其特征在于，將衛星2的接收時刻和發射時刻歸算至同一時刻，獲得單點偽距歸算中的運動時延修正項；根據雙向時間同步的原理和所述運動時延修正項，解算獲得鐘差。

2.根據權利要求1所述的一種基于單點偽距歸算的時間同步運動時延修正方法，其特征在于，所述衛星1的高精度軌道和速度信息，指由衛星廣播星歷提供并解算出的衛星1的位置和速度信息，位置精度能夠達到m級，速度精度能夠達到1mm/s量級；

所述衛星2的運行速度較大且不具備精確軌道和速度信息中，運行速度較大是指衛星2相對衛星1的速度大；不具備精確軌道和速度信息是指不能由衛星廣播星歷提供并解算出衛星的位置和速度信息。

3.根據權利要求1所述的一種基于單點偽距歸算的時間同步運動時延修正方法，其特征在于，所述將衛星2的接收時刻和發射時刻歸算至同一時刻，獲得單點偽距歸算中的運動時延修正項，具體包括：

通過拉格朗日插值法或冪多項式擬合法進行歷元歸算，獲得衛星2的單點偽距值，用于實現將偽距歸算至衛星2在收到信號的同時向對方發射信號；利用獲得的衛星2的單點偽距值，計算獲得單點偽距歸算中的運動時延修正項。

4.根據權利要求3所述的一種基于單點偽距歸算的時間同步運動時延修正方法，其特征在于，S1代表衛星1，S2代表衛星2；設定S1在t₀時刻發出測距信號，S2在t₁時刻接收到S1發射的測距信號，同時S2在t₁時刻向S1發射測距信號，S1在t₂時刻收到S2發出的信號；

為單點偽距歸算中的運動時延修正項；

式中，l_S2S1′為t₁時刻S2與S1之間的瞬時幾何距離，S1在地心慣性坐標系下的位置矢量、速度矢量和加速度矢量分別表示為和S2在地心慣性坐標系下的位置矢量為

5.根據權利要求4所述的一種基于單點偽距歸算的時間同步運動時延修正方法，其特征在于，運動誤差修正后的衛星鐘差解算公式為，

T1＝τ_T2+τ₂₁+τ_R1+Δt+τ_rel-21+δ₁，

T2＝τ_T1+τ₁₂+τ_R2-Δt+τ_rel-12+δ₂，

式中，T1、T2分別為衛星1和衛星2端得到的觀測偽距，Δt表示衛星1和衛星2間的鐘差，τ_T1、τ_T2分別表示衛星1和衛星2的設備發射時延，τ_R1、τ_R2分別表示衛星1和衛星2的設備接收時延，τ₂₁表示信號從衛星2到衛星1的空間傳播時延，τ₁₂表示信號從衛星1到衛星2的空間傳播時延；τ_rel-21、τ_rel-12表示由于相對論效應以及對流層、電離層等引起的附加空間傳播時延，δ₁、δ₂表示衛星1和衛星2的測量噪聲。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的一種基于單點偽距歸算的時間同步運動時延修正方法，其特征在于，對鐘差進行擬合，求擬合殘差的RMS值作為衡量時間同步性能的參數。

7.根據權利要求6所述的一種基于單點偽距歸算的時間同步運動時延修正方法，其特征在于，所述修正方法，能夠得到優于0.1ns的時間同步結果。

8.一種權利要求1至7中任一項所述的時間同步運動時延修正方法的應用，其特征在于，在空間高動態環境下衛星之間實現時間同步過程中，用于對由于相對高速運動引起的時延誤差進行修正處理。