[发明专利]基于钟差补偿的授时接收机硬件延迟校准方法及系统

权利要求书

1.基于钟差补偿的授时接收机硬件延迟校准方法，其特征在于，对于观测值提取时刻和1PPS保持同步的授时接收机，1PPS信号表征授时接收机复现的卫星时间，定义授时接收机授时延迟为卫星时间与复现的卫星时间之差，即复现的卫星时间相对卫星时间的延迟，授时接收机授时延迟包括钟差估计误差、时钟调控误差和1PPS输出链路延迟；其中钟差估计误差包含通道延迟和由除通道延迟以外的因素引起的钟差估计误差，通道延迟是采样之前卫星信号经过接收机硬件产生的延迟，不同频率的卫星信号产生不同的延迟，1PPS输出链路延迟是本地时钟整秒时刻输出1PPS信号的硬件延迟，无需区分卫星信号频率，授时延迟具体划分公式如下：

τ＝t_S-t_1PPS＝ε_Δt+ε_steer+τ_1PPS＝τ_ch+ε_dt+ε_steer+τ_1PPS

其中τ表示授时延迟，t_s表示卫星时间，t_1PPS表示授时接收机复现的卫星时间，ε_Δt表示钟差估计误差，ε_steer表示时钟调控误差，τ_1PPS表示1PPS输出链路延迟，τ_ch表示通道延迟，ε_dt表示除通道延迟以外的因素引起的钟差估计误差；

设置授时接收机不调控本地时钟时，时钟调控误差ε_steer为钟差值的相反数，除通道延迟以外的因素引起的钟差估计误差足够小时，ε_dt可忽略，通道延迟和1PPS输出链路延迟整体τ_1PPS+τ_ch作为硬件延迟，由授时延迟补偿钟差得到，由此可得，硬件延迟测量公式如下：

τ_rec＝τ_1PPS+τ_ch＝ε-ε_dt-ε_steer＝ε+dt

其中τ_rec表示整体硬件延迟，dt表示接收机钟差，授时延迟采用仪器测量，接收机钟差通过解算得到，ε表示授时误差；

包括以下步骤：

步骤1：搭建校准测试系统并进行测试，测试系统包括卫星导航信号模拟器、授时接收机、时间间隔计数器和电脑；测试时，授时接收机10MHz信号输出接到卫星导航信号模拟器，卫星导航信号模拟器输出射频卫星导航信号到授时接收机，授时接收机输出观测值记录到电脑，授时接收机和卫星导航信号模拟器分别输出1PPS信号间隔到时间间隔计数器，时间间隔计数器输出两个1PPS信号的时间间隔记录到电脑；

步骤2，测量卫星导航信号模拟器延迟，用高采样率高精度示波器测量卫星导航模拟器输出1PPS信号表征的时间相对卫星导航信号的表征时间的延迟；

步骤3，解算钟差，不同频率卫星信号的伪距观测值利用载波相位观测值平滑后，建立伪距观测方程组，用最小二乘法解算得到不同频率卫星信号的钟差；

步骤4，计算硬件延迟，由记录的授时接收机和卫星导航信号模拟器之间的1PPS间隔、钟差和卫星导航信号模拟器延迟计算硬件延迟如下：

τ_rec＝Δt_1PPS+TtC+dt

其中Δt_1PPS表示时间间隔计数器输出的两个1PPS信号时间间隔在一段时间内的平均值，TtC表示卫星导航信号模拟器延迟，dt表示同一时段内解算的接收机钟差的平均值；

步骤5，根据授时接收机接收卫星信号的频率设置授时接收机，使其1PPS输出相位提前相应频率下的τ_rec时间，实现硬件延迟校准。