[發明專利]基于北斗星基增強和精密星歷服務的高精度時間溯源方法

有效

• 申請號: 202210043438.2
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114355758B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 呂大千;董天寶;王巍;歐陽曉鳳;汪海兵;尹海波;金詠潔;葛玉龍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G04R20/02
• 分類號: G04R20/02
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及一種基于北斗星基增強和精密星歷服務的高精度時間溯源方法。所述方法包括：通過獲取雙模態的GNSS觀測值、廣播星歷、精密星歷改正數據和星基增強改正數據，并根據對估計方差進行判斷后采用相應方法計算鐘差從而對本地時間進行調整，使得本地時間與系統時間進行溯源。采用本方法溯源時間更快，精度更高以適用于要求更高的精密時間頻率系統中。

技術領域

本申請涉及時間溯源技術領域，特別是涉及一種基于北斗星基增強和精密星歷服務的高精度時間溯源方法。

背景技術

時間頻率系統是促進國民經濟和國防建設發展的重要戰略資源，在國防軍事、交通電力、金融證券等關鍵領域，均需要國家標準時間提供支撐，建設統一而穩定的時間頻率系統符合國家發展的戰略需要。由于時頻設備的送檢與校準工作難度增大，并且設備運輸途中容易造成損壞，因此研究高精度遠程時間頻率溯源技術成為軍事計量研究領域的重要課題。

基于全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)的時間溯源技術具備高精度、全天候、全覆蓋等優點，是現階段遠程時間溯源的主要手段。目前我國國家時間頻率計量標準裝置的遠程溯源主要依靠北斗二號衛星導航系統，該系統由5顆地球溯源軌道衛星、5顆傾斜地球溯源軌道衛星和4顆中軌道地球衛星組成。受衛星數量限制，北斗二號系統基本滿足我國及周邊地區的導航定位與授時服務，基本服務授時精度約為50納秒。隨著衛星導航系統建設步伐不斷加快，我國于2020年7月建成覆蓋全球的北斗三號衛星導航系統。與北斗二號系統相比，北斗三號在衛星數量、信號調制、服務類型等方面全面升級，基本服務授時精度可以達到10-20納秒，并且在基本導航服務的基礎上，還進一步提供星基增強、精密星歷等亞米級高精度定位服務，新頻率、新體制的北斗導航信號和北斗新服務在授時與遠程時間溯源方面的潛力亟待開發研究。

近年來，基于精密星歷服務的精密單點定位(Precision Point Positioning，PPP)技術成為時頻計量領域的研究熱點，該技術使用偽距和高精度的載波相位觀測值，在精密星歷輔助下進行時間傳遞與溯源。不同于廣播星歷每兩個小時播發一次，精密星歷播發間隔為5至60秒，并且星歷精度較廣播星歷顯著提升，因此PPP時間傳遞的不確定度可以達到亞納秒量級，國際計量局(Bureau International des Poids et Mesures，BIPM)與眾多時間頻率實驗室廣泛運該方法進行協調世界時和國家標準時間的計算維持。但受載波相位模糊度等因素影響，PPP時間溯源方法需要30分鐘收斂時間，收斂時間較慢，嚴重制約基于北斗三號系統的高精度時間溯源和時間同步應用普及，因此研究基于北斗精密星歷服務和星基增強服務的混合時間溯源方法對時間計量裝置升級換代、時間溯源性能提升具有重要研究意義。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種兼顧高精度、高收斂速度時間溯源方法。

一種基于北斗星基增強和精密星歷服務的高精度時間溯源方法，包括：

獲取當前時刻的偽距觀測值以及載波相位觀測值，所述偽距觀測值以及載波相位觀測值根據原子鐘輸出的當前時刻本地時間生成本地時間戳；其中，所述偽距觀測值以及載波相位觀測值由雙模態的全球衛星導航系統得到；

獲取廣播星歷數據、精密星歷改正數據以及星基增強改正數據；其中兩種星歷改正數據均包括系統時間；

根據所述偽距觀測值、載波相位觀測值、廣播星歷數據以及精密星歷改正數據進行鐘差計算，得到估計方差；

根據所述估計方差與預設值進行判斷，若所述估計方差大于預設值，則根據所述偽距觀測值、廣播星歷數據、星基增強改正數據進行粗控制鐘差計算得到當前時刻的本地時間和系統時間之間的標準鐘差；

若所述估計方差小于預設值，則根據所述偽距觀測值、載波相位觀測值、廣播星歷數據以及精密星歷改正數據進行精控制鐘差計算，得到當前時刻的本地時間和系統時間之間的精密鐘差；