[发明专利]一种基于精密单点定位的实时时间传递方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时间传递方法。更具体地，涉及一种基于精密单点定位的实时时间传递方法。

背景技术

卫星导航系统除了用于导航定位外，同时也是定时和时间传递最为主要的途径之一。利用全球导航卫星系统(GNSS，Global Navigation Satellite System)进行时间传递是当前应用最为广泛的时间传递方法。全球定位系统(GPS，Global Positioning System)共视时间比对法于二十世纪八十年代由美国提出，两个地面站，通过接入本地原子钟时间参考信号的GPS接收机，在相同时段接收同一颗GPS卫星的信号，分别计算出本地时间与该卫星星载钟的时差，记录存储成文件，通过事后文件交换和数据处理，即可得到两个地面站在比对时段的时差。这种方法系统硬件成本低，数据处理流程相对简单，因此在提出后，被世界各国的时频实验室采用，成为了国际原子时(TAI)远程比对的主要途径。现有技术中，采用GNSS接收机直接输出的伪距和载波相位观测量进行定位方程解算，得到本地时间与导航系统时间时差。这种方法中，接收机提取的是导航电文中的广播星历和星钟参数，误差相对较大，得到的定位结果和定时结果也因此存在较大误差。

二十一世纪以来，测量型双频接收机的出现和全球导航卫星系统监测网络与数据处理技术的发展，使精密单点技术逐渐成熟。精密单点定位是通过测量型接收机采集记录载波相位和伪距观测量，再利用国际全球导航卫星系统服务组织(IGS，International GNSS Service)发布的精密星历和精密星钟数据进行修正，以及准确的天线相位中心坐标和误差修正模型进行数据后处理，可以得到纳秒以下的时间传递精密度。从2012年开始，IGS的数据中心开始通过网络服务器发播实时精密星历和精密星钟数据，这项服务为基于精密单点定位的实时时间传递提供了必要条件。

IGS在全球有几百个监测站和十几个数据中心。GNSS监测站利用测量型接收机记录所有导航卫星的原始观测数据，通过网络汇总到数据分析中心(AC)。每个数据中心利用自己的数据处理方法和软件独立发布精密星历与精密星钟数据产品，其数据产品的精度与滞后时间有关。精度最高的最终(Final)星历数据产品需要滞后至少15天，快速(Rapid)星历数据产品滞后2天，超快(Ultra Rapid)星历产品滞后3小时。几年前，随着互联网的发展和数据处理能力的提高，IGS开始发布实时(Real-time)星历与星钟产品，其滞后约30s，基本可以认为是实时的。

传统精密单点定位(PPP，Precise Point Positioning)技术用作时间传递相对成熟，而将传统PPP技术用于实时时间传递时，其数据处理方法不能满足实时应用。因为，传统PPP中，数据都是按天存好完整的文件，可以将文件中所有的观测数据都读取出来再处理，剔除粗差，探测周跳，而实时应用中，往往对于每颗卫星当前观测时段，之前所能利用的数据是极为有限的。很多刚刚跟踪的卫星，其观测量的噪声非常大。因此，数据处理具有极大难度。同时，从网络得到的实时星历与星钟数据，需要对原始接收机输出的观测量进行修正。对网络实时星历数据流解码、插值后，将其历元与原始观测量历元对齐后，才能修正。

现有方法虽然时间传递精密度指标，但不具有实时性因此，需要提供一种基于精密单点定位技术的实时时间传递方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于精密单点定位技术的实时时间传递方法，用于解决目前导航卫星系统无法满足纳秒量级实时时间传递的问题。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于精密单点定位技术的实时时间传递方法，该时间传递方法包括以下步骤：

S1：接收卫星信号，卫星信号包括伪距数据、载波相位数据和星历与星钟原始数据；

S2：采集实时星历与星钟修正数据；

S3：计算精密星历与星钟数据；

S4：计算本地时间与卫星系统时间的精密时差；

S5：对各误差因素引起的时差进行修正；

S6：交换两站时差数据，完成时间传递。

优选地，测量型GNSS接收模块接收卫星信号。

优选地，网络通讯模块接收网络发播的实时星历与星钟修正数据。

优选地，步骤S3具体包括以下步骤：

S301：对星历与星钟修正数据进行插值，得到插值后的星历与星钟修正数据；

S302：利用插值后的星历与星钟修正数据对星历与星钟原始数据进行修正，得到精密星历与星钟数据。