[發明專利]一種基于同頻模式的高精度星地時間比對方法及系統

在審

• 申請號: 202110554936.9
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113671544A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 郭燕銘;張首剛;盧曉春;高帥和;白燕;潘志兵;高玉平
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家授時中心
• 主分類號: G01S19/25
• 分類號: G01S19/25;G01S19/37
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

1.一種基于同頻模式的高精度星地時間比對方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，地面站和航天器分別向對方發射同一頻點f₁的微波測距信號，獲得f₁頻點的下行觀測偽距和上行觀測偽距；

步驟2，將f₁頻點下行偽距和上行偽距配對組成雙向單程測量偽距組合，計算獲得地面站和空間航天器時頻設備之間的星地雙向相對鐘差；

步驟3，計算并扣除雙向相對鐘差計算時的各項誤差，實現星地時間同步；所述的各項誤差包括設備時延誤差、運動時延誤差、周期性相對論效應誤差和引力時延誤差。

2.根據權利要求1所述的基于同頻模式的高精度星地時間比對方法，其特征在于，所述的雙向單程測量偽距組合為地面站和空間航天器相互同時收或發的兩個單向測量的組合。

3.根據權利要求1所述的基于同頻模式的高精度星地時間比對方法，其特征在于，所述偽距的測量距離均采用相位中心，利用提前標定的相位中心結果將精密定軌處理結果分別修正到航天器接收天線和發射天線的相位中心坐標值。

4.根據權利要求1所述的基于同頻模式的高精度星地時間比對方法，其特征在于，所述的航天器采用不同的微波時頻天線A和B對地收發信號，在同頻模式下，雙向單程測量偽距組合表達為

其中，G表示地面站，S表示航天器，c為真空光速，t^Snd和t^Rcv分別為發射和接收時刻，和分別為f₁頻點的下行測量偽距和f₁頻點的上行測量偽距；R_A和R_B分別為航天器天線A和B的相位中心位置矢量，x_S和x_G分別為航天器和地面站鐘差，δ^Snd和δ^Rcv為信號發射通道和接收通道的硬件傳輸時延，δ^rel為周期性相對論效應等效時延，δ^OF為相位中心偏移等效時延，δ^g是引力時延，ε為測距噪聲。

5.根據權利要求1所述的基于同頻模式的高精度星地時間比對方法，其特征在于，所述的步驟2中，假設地面站和航天器之間的鐘差為Δt，則t₀時刻的空間航天器與地面站的相對鐘差其中，Δd為空間距離不一致誤差修正量，dx(t,t₀)為t時刻到t₀時刻的鐘差非同時誤差修正量,dx_G和dx_S分別表示地面站G和航天器S的鐘差非同時誤差修正量。

6.根據權利要求1所述的基于同頻模式的高精度星地時間比對方法，其特征在于，所述的運動時延誤差利用精密星歷和精密鐘差文件將不同時刻和天線位置的同頻雙向單程觀測偽距進行時標歸算和運動時延誤差修正，距離補償鐘差補償

7.根據權利要求1所述的基于同頻模式的高精度星地時間比對方法，其特征在于，所述的周期性相對論效應誤差其中，W₀為地球大地水準面上的重力勢；GM為地球引力常數；a為空間航天器運行的半長軸；R為地球非球形引力勢擾動；r為原子鐘所處的地心距；τ為原子鐘原時。

8.根據權利要求1所述的基于同頻模式的高精度星地時間比對方法，其特征在于，所述的引力時延誤差其中，ρ_G和ρ_S分別為地面測站G和航天器S到地心的距離，為地面站G到航天器S的距離。

9.一種根據權利要求1所述方法的基于同頻模式的高精度星地時間比對系統，包括地面設備和星載設備，其特征在于，所述的地面設備向空間航天器的星載設備發射頻點為f₁的微波信號，并接收空間航天器星載設備發射的頻點為f₁的微波信號；所述的星載設備接收地面設備發射的頻點為f₁的微波信號，并向地面發射頻點為f₁的微波信號。