[发明专利]一种基于GNSS CP技术的不间断时间传递方法

说明书

本发明提供了一种基于GNSS CP技术的不间断时间传递方法，通过滑动窗口方式对卫星轨道和钟差产品进行内插处理，消除了单天解的时间传递量在天与天连接处经常产生跳变及异常值的现象；基于时间传递领域中的CP模型对载波相位观测值进行处理，将接收机钟差当作白噪声参数进行估计，使得钟差参数更好反映本地钟的实际特性，并对GPS CP观测量进行抗差估计，有效提出了粗差及异常值对时间传递的影响；最后对卫星的载波相位模糊度分别采取连续估计、连续继承策略，为时间与频率信号的连续监测和科学研究提供了一种新的技术手段。本发明算法先进，连续运行稳定性好，易操作。

技术领域

本发明涉及一种基于GNSS的远程精密时间传递方法。

背景技术

全球卫星导航定位系统(GNSS)是以高精度时间测量基础的，同时从另一方面也提供了一种精密时间传递服务的新途径。由于GNSS观测的连续性、高精度、全球性等优点，它已成为国际时频机构间进行时间传递的一种新的重要技术手段。基于GNSS的远程时间传递主要分为两类方法。一类是利用GNSS伪距观测值的卫星共视(common view，CV)时间传递，由于该方法需要在参与时间传递的站点处同时观测到同一个卫星，因此该方法易受站点之间距离及伪距观测值的精度限制；另一类是利用全视法(All View，AV)进行远程时间传递，特别是近年来发展起来的载波相位(Carrier Phase，CP)时间传递方法可以获得了较高的精度，然而该方法受到了多种因素的影响而导致时间传递量在天与天之间不连续，即所谓的“天跳”。这种“天跳”使得基于GPS CP方法无法进行多天连续的远程时间传递，进而严重影响国际时频实验室之间进行时间传递的性能。因此，如何采用高精度的载波相位观测值进行不间断时间传递是当前GNSS授时领域研究中亟需解决的科学问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于GNSS CP技术的不间断时间传递方法，设计了基于滑动窗口的精密轨道和钟差内插方法，有效克服了一般多项式在数据弧段端部处内插误差急剧增大的问题；同时利用白噪声模拟接收机钟差的随机特性，有效反映了原子钟的物理特性，利用抗差估计进行质量控制；最后利用连续模糊度估计算法，对基于传统GNSS CP技术的时间传递中，在天与天之间极易产生接收机钟差跳变的现象进行有效克服；此外，利用不间断的时间传递的方法，提高了利用载波相位时间传递量进行国际TAI计算以及时间尺度比对中的长期稳定性，特别是大于一天的效果更加明显。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，获取GNSS单天的伪距、载波相位观测数据及卫星轨道和钟差产品；利用滑动窗口的插值模型进行精密卫星轨道和钟差内插，获得精度均匀的插值点；在插值当天的首历元和最后一个历元的插值过程中，增加插值当天的前一天和后一天的至少半个窗口数据量的数据点；

第二步，建立GNSS CP观测模型，进一步获得法方程，并进行参数估计；接收机钟差参数估计采用白噪声的随机模型，前后历元钟差参数不继承；

第三步，在连续时间传递工作中，遇到跨天的钟差估计，利用前一天最后一个历元的观测方程和第二天首历元的观测方程，形成组合后的法方程

基于此法方程估计当天的模糊度参数，获得连续的模糊度估计量；式中，角标k、k-1分别代表当天时间传递的最后一个历元和第二天的首个历元，L为观测量，A为设计矩阵；P为相应的权矩阵；

第四步，利用已确定的连续模糊度参数，获得不间断的接收机钟差：

式中，N₁₁为接收机钟差参数的法方程系数，N₁₂和N₂₁为接收机钟差参数与模糊度参数的协方差，X_Clk为接收机钟差待估参数，b₁为接收机钟差的法方程观测量，X为已经确定的模糊度参数；