[发明专利]一种高灵敏度北斗辅助授时装置和授时接收机及授时方法有效

专利信息
申请号: 201210543822.5 申请日: 2012-12-14
公开(公告)号: CN103033828A 公开(公告)日: 2013-04-10
发明(设计)人: 不公告发明人 申请(专利权)人: 北京东方联星科技有限公司
主分类号: G01S19/27 分类号: G01S19/27;G04R20/04;G04R40/00
代理公司: 北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司 11129 代理人: 王键
地址: 100083 北京市海淀区*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 灵敏度 北斗 辅助 授时 装置 接收机 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及卫星导航授时技术领域,特别是涉及一种高灵敏度北斗辅助授时装置和内嵌有所述高灵敏度辅助授时装置的高灵敏度北斗导航授时接收机及授时方法。

背景技术

授时的基本含义就是通过标准或者定制的接口和协议,为其他设备或系统提供时间信息。最初的授时基本都依靠对太阳和恒星等天体规则运动的观测来实现,称为天文授时。天文测时所依赖的是地球自转,而地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精度无法满足二十世纪中叶社会经济各方面的需求。一种更为精确和稳定的时间标准应运而生,这就是“原子钟”。目前世界各国都采用原子钟来产生和保持标准时间,这就是“时间基准”,然后,通过各种手段和媒介将时间信号送达用户,这些手段包括:短波、长波、电话网、互联网、卫星等。这一整个工序,就称为“授时系统”。

短波授时的基本方法是由无线电台发播时间信号(简称时号),用户用无线电接收机接收时号,然后进行本地对时。长波授时利用长波(低频)进行时间频率传递与校准,是一种覆盖能力比短波强,校准的准确度更高的授时方法。网络授时和电话授时,采用用户询问方式向用户提供标准时间信号。卫星授时可以实现发播信号大面积的覆盖,而且比起前两种授时方法,它的精度更高。根据卫星在授时中所起的作用卫星授时分为主动式和中转式。主动式卫星有精密时钟,可发播标准时间信号;中转式仅转发由地面时间基准通过卫星地面站送来的标准时间信号。卫星导航定位的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的,卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出,而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间,再将其乘以光速得到。由于卫星轨道误差、大气层电离层的干扰,星钟与本地时钟的不同步等原因,这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离,而是伪距。当卫星正常工作时,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码发射导航电文。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。用户接受到导航电文,提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离,再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,用户在大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文,卫星导航电文包含有系统时间、时钟改正参数、电离层延迟模型参数、卫星星历及卫星健康状况信息等,这是为了给用户提供时间、位置坐标、速度等结果数据,而用于导航卫星信号处理的有关信息。然而,由于用户接收机使用的时钟与卫星星载时钟存在时间差,称为钟差,所以除了用户的三维坐标x、y、z外,还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数,然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以,如果想知道接收机所处的位置,至少要能接收到4颗卫星的信号。利用解算出的本地接收机时钟与卫星导航系统时的时间差Δt,可以实现卫星导航接收机本地时钟与以原子钟为基础的导航系统时间的同步。因此,每一个处于定位解算成功状态的卫星导航接收机都是一个高精度的时钟。

当前,卫星导航授时应用已发展成为全球性的高新技术产业,并且随着北斗卫星导航系统日趋成熟,基于该系统的授时应用也越来越得到人们的关注。北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,是继美国的全球定位系统(GPS)和俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务,并兼具短报文通信能力,截止2012年5月在轨卫星12颗,已经初步具备区域导航、定位和授时能力。北斗卫星导航系统将在2020年形成全球覆盖能力。随着中国北斗卫星系统的发展,覆盖范围的扩大,移动终端内部的时钟可以得到北斗卫星信号的有力辅助。但是由于目前大量移动终端用户都居住在城市环境中,移动终端在严重遮挡的环境下,可能无法保证对卫星连续的跟踪,任何一颗卫星的信号都可能时断时续,以致无法保证接收到完整的4颗卫星信号。在卫星信号强度较弱和遮挡的情况下,对北斗卫星导航系统的授时服务灵敏度提出了更高的要求。

发明内容

本发明公开了一种高灵敏度北斗辅助授时装置和内嵌有所述高灵敏度辅助授时装置的高灵敏度北斗导航授时接收机及授时方法,在恶劣的信号遮挡和衰减条件下,即便只跟踪到一颗卫星,在不能完成位置、速度和时间的定位解算情况下,依靠从接收到的导航信号中提取的周内时信息,仍然能够完成对北斗系统时间的同步,提供高灵敏度的授时服务。

本发明的技术方案是:

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