[发明专利]一种基于双频/多频时延差测量的长波地波时延预测方法

说明书

本发明提供了一种基于双频/多频时延差测量的长波地波时延预测方法，在长波范围内任意选择至少两个频点发播信号，信号接收端计算各个频点与最高频点的时延差，理论计算所有频点的信号在不同传播距离上的时延差，比较测量的时延差与理论计算的时延差，寻找与测量值相同的理论计算时延差对应的传播距离，利用传播距离预测传播路径上对应频点的总延时。本发明能够提高长波地波时延预测的精度。

技术领域

本发明属于长波授时技术领域，涉及长波高精度授时中接收机基于双频/多频时延差对地波时延精确计算的方法。

背景技术

长波授时系统是陆基授时系统的重要组成部分，以较高的授时精度和较强的抗干扰能力成为卫星导航授时系统的重要补充。按照传播模式的不同，长波传播主要包括天波传播和地波传播。其中，地波传播时延的计算是长波授时中的关键问题。

从理论上讲，地波传播的时延可以分为一次时延和二次时延，其中，一次时延主要由传播路径的距离(也称大圆距离)、传播路径地表面附近的大气折射指数计算而得，而二次时延则与地波传播的路径距离、信号的频率以及传播路径上的相对介电常数、等效电导率、地球等效半径等参数有关，都可以通过严格的公式理论计算。

通过测量收发两点的精确坐标以计算大圆距离，进而计算一次时延和二次时延是长波地波时延预测的基本理论方法，但是，计算结果存在较大的预测误差。由于长波地波信号可能经历高山、河流、湖泊、洼地等，造成由收发两点大地坐标精确坐标计算的大圆距离与长波信号传播的实际路径距离不同，这种距离误差必然影响长波一次时延的预测精度。同时，二次时延也与传播的路径距离有关。传播路径的复杂性造成的距离误差使得长波地波时延的预测精度只能达到微秒量级。因此，需要采用其他方法提高长波时延的预测精度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于双频/多频时延差测量的长波地波时延预测方法，能够提高长波地波时延预测的精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

1)在长波范围内任意选择至少两个频点f₁、…f_n，n≥2，发播所述频点的信号；当信号传播路径为单一介质时，至少同时发播双频信号；当传播路径为m段介质混合路径时，至少同时发播m+1个频点的信号；

2)信号接收端接收到f₁、…f_n频点信号，计算各个频点与最高频点f_n的时延差N_i，n＝SF_i-SF_n，i＝1、…n-1，SF_i与SF_n分别是频点f_i和频点f_n的信号由信号发送端到接收端的二次时延；

3)将二次时延视为传播路径的函数，理论计算所有频点的信号在不同传播距离上的二次时延值及对应的时延差N′_i，n(d)＝SF_i(d)-SF_n(d)，式中，Wi(d，f_i，σ，ε)是频率为f_i的信号在传播路径上的衰减函数，ω_i＝2πf_i是信号的圆频率，d为传播距离，σ和ε分别为传播路径上的电导率和相对介电常数；

4)比较测量的时延差与理论计算的时延差，寻找与测量值N_i，n相同的理论计算时延差N′_i，n(d)对应的传播距离d；

5)利用传播距离d预测传播路径上对应频点f_i的一次时延和二次时延式中，c为真空中的光速，n_s为地面的大气折射指数；

6)预测传播路径上对应频点f_i的总延时TOA_i＝PF+SF_i。