[發(fā)明專利]一種編隊LEO衛(wèi)星星間時間同步和評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011608129.2
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112799105B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔚保國;盛傳貞;張京奎;張子騰;范廣偉;王垚
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G01S19/25
• 分類號: G01S19/25
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

本發(fā)明公開了一種編隊LEO衛(wèi)星星間時間同步和評估方法，屬于衛(wèi)星時間同步技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用衛(wèi)星動力學(xué)平滑位置來約束LEO星間共視時間比對估計方程，減弱LEO衛(wèi)星位置誤差對時間同步性能的影響，解決了LEO衛(wèi)星存在異常機動需要初始化和衛(wèi)星平臺運算資源較大消耗問題。此外，本發(fā)明采用位置信息輔助的PTP同步方法和星間測距信息來自主實現(xiàn)LEO星間時間同步性能的檢驗和評估，解決了編隊LEO衛(wèi)星高精度時間同步自主實時在線評估問題，滿足編隊LEO星間高精度時間同步自主估計和實時評估的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)精密時間同步技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種編隊LEO衛(wèi)星星間時間同步和評估方法。

背景技術(shù)

針對聯(lián)合偵察等對LEO衛(wèi)星編隊協(xié)同工作的需求以及導(dǎo)航定位對低軌導(dǎo)航星座的需求，如何解決編隊LEO衛(wèi)星間的高精度時間同步和實時評估是當(dāng)前編隊LEO衛(wèi)星面臨的重要問題，其時間同步性能將直接影響編隊LEO衛(wèi)星間的測量質(zhì)量和低軌導(dǎo)航衛(wèi)星的導(dǎo)航定位的服務(wù)性能。

然而，由于LEO衛(wèi)星存在任務(wù)驅(qū)動的機動和在軌力學(xué)模型復(fù)雜的問題，傳統(tǒng)的基于長時間、有效觀測的星載GNSS動力學(xué)精密定軌和時間同步估計方法需要占用和消耗衛(wèi)星平臺上較多的運算資源，因而難以滿足實時在軌應(yīng)用。此外，在衛(wèi)星存在機動或異常后，該方法需要重新初始化，且容易出現(xiàn)發(fā)散等問題。另一方面，如何有效評價LEO衛(wèi)星間時間同步性能并獲得定量的評價結(jié)果，也是決定和評價LEO編隊衛(wèi)星協(xié)同服務(wù)性能的重要內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對LEO衛(wèi)星存在異常機動、衛(wèi)星平臺有效運算資源較少和實時評估困難等問題，提出一種編隊LEO衛(wèi)星星間時間同步和評估方法，以實現(xiàn)編隊LEO衛(wèi)星自主時間同步偏差的實時自主估計和在線評估。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種編隊LEO衛(wèi)星星間時間同步和評估方法，包括如下步驟：

(1)依據(jù)兩LEO衛(wèi)星星載接收機實時測量獲得的GNSS偽距和載波相位，構(gòu)造LEO衛(wèi)星星間GNSS偽距和載波相位觀測量的單差值，估計兩LEO衛(wèi)星之間的相對位置和星間鐘差；同時，依據(jù)兩LEO衛(wèi)星星載接收機實時測量獲得的GNSS多普勒觀測信息，估計兩LEO衛(wèi)星的運動速度；

(2)依據(jù)所述兩LEO衛(wèi)星的歷史位置信息和速度信息，基于衛(wèi)星動力學(xué)方程擬合平滑，獲得LEO衛(wèi)星平滑后的位置和速度信息，以平滑后的位置作為虛擬觀測量并附加約束，重新估計LEO衛(wèi)星之間的相對位置和星間鐘差信息；

(3)以重新估計后的相對位置和星間鐘差信息為基礎(chǔ)，采用兩LEO衛(wèi)星的精確星間測距作為觀測量，評估兩LEO衛(wèi)星GNSS時間同步的性能；

(4)在星間PTP時間同步測量支持下，基于兩LEO衛(wèi)星的位置和速度信息，補償星間PTP時間同步中衛(wèi)星運動導(dǎo)致的不對稱性誤差，獲得星間高精度PTP時間同步結(jié)果，并以LEO衛(wèi)星GNSS時間同步結(jié)果為基礎(chǔ)，評估星間高精度PTP時間同步結(jié)果，探測和識別LEO衛(wèi)星星間時間同步的異常。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)的具體方式為：

(101)依據(jù)兩LEO衛(wèi)星星載接收機實時測量獲得的GNSS偽距和以及兩LEO衛(wèi)星的載波相位和構(gòu)造GNSS偽距和載波相位觀測量的LEO衛(wèi)星星間單差方程：