[发明专利]一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法和系统

权利要求书

1.一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法，其特征是，包括步骤如下：

步骤1、在上电工作后第一个历元内，监测站让一个监测接收天线同时接收主站伪卫星和从站伪卫星发送的导航信号，并获得该监测接收天线对应的载波相位测量值；在保持环路跟踪的情况下，通过天线切换开关的切换，监测站让另一个监测接收天线同时接收主站伪卫星和从站伪卫星发送的导航信号，并获得该监测接收天线对应的载波相位测量值；

监测接收机通过天线a捕获到了伪卫星i的信号，输出对应于天线a的载波相位测量值在电子开关快速转向天线b时，监测接收机借助载波环路技术，对伪卫星i的信号持续跟踪，获得对应于天线b载波相位测量值为天线a和天线b对应的载波相位测量值及其观测方程如下：

其中，i表示伪卫星星座号，i＝1,2,…,N，N表示系统中伪卫星的总数，且N≥4；λ表示伪卫星载波信号的波长；Nⁱ表示天线捕获到的伪卫星i信号的整周模糊度；c表示无线定位信号的传播速度，即光速；和分别表示天线a和天线b到第i颗伪卫星的几何距离；δt为监测接收机钟差，δTⁱ为伪卫星i的钟差，和为载波相位测量值的测量噪声；

步骤2、监测站利用主站伪卫星和从站伪卫星的已知位置信息，对步骤1所得的载波相位测量值进行站间差分处理以建立钟差方程，并通过最小二乘估计调整搜索方法对钟差方程进行求解，得到初始历元的主从站伪卫星间的相对钟差和整周模糊度，完成系统初始化；

对各个从站伪卫星与主站伪卫星的载波相位测量值进行站间差分处理，得到相应的钟差方程：

其中，和为与天线a和天线b相对应的伪卫星i，j间载波相位差值；和为伪卫星i，j与监测站卫星接收机相对应的天线a和天线b之间的几何距离差；δT^ij为伪卫星i，j间相对钟差，N^ij为伪卫星i，j间相对整周模糊度差值；i代表主站伪卫星，j代表从站伪卫星；

步骤3、完成系统初始化后，监控站以步骤2所得的初始历元的整周模糊度，解算出后续历元的主从站伪卫星间相对钟差；

步骤4、监测站利用主伪卫星和从伪卫星发送的导航信号获得多普勒观测值，并采用星间单差计算出主从站伪卫星间的相对时钟频偏；采用数据反馈链路将相对时钟频偏以一点多址的广播方式反馈到对应从站伪卫星；从站伪卫星利用相对时钟频偏对从站伪卫星的钟频进行调整，从而使得从站伪卫星与主站伪卫星的频率一致，以加快时钟同步的进程；

步骤5、监测站采用本地时钟为基准，按照接收到的各个伪卫星信号的帧同步脉冲，并以伪码边沿校准，重构各个伪卫星对应的秒脉冲；采用时间间隔计数器，测量主从站伪卫星间的帧同步脉冲差，并扣除两站间的传播时延差，获得主从站伪卫星间的秒脉冲差；

步骤6、监测站将获得的各个主从站伪卫星间的相对钟差和秒脉冲差构成的主从站伪卫星间的误差数据，并通过数据反馈链路以一点多址的广播方式反馈播发到对应的从站伪卫星；

步骤7、各个从站伪卫星按照反馈的误差数据，对其时钟和秒脉冲进行动态实时地补偿和调整，以主站伪卫星的时间为基准，完成各个从站伪卫星与主站伪卫星的时间同步；

从站伪卫星的时间同步调整采用误差补偿和主站伪卫星误差跟踪的方法，监测站的测量间隔就是从站伪卫星的调整间隔，

时钟的补偿和调整按照如下公式：

T_CLK(i+1)＝T_CLK(i)+ΔT_CLK(i)

其中，T_CLK(i)为从站伪卫星本地第i时刻的时钟周期，ΔT_CLK(i)为主从站伪卫星第i时刻的时钟误差，i＝0,1,2，…；

秒脉冲的补偿和调整按照如下公式：

T_1pps(i+1)＝T_1pps(i)+ΔT_1pps(i)

其中，T_1pps(i)为从站伪卫星本地第i时刻的秒脉冲周期，ΔT_1pps(i)为主从站伪卫星第i时刻的时钟误差，i＝0,1,2，…。

2.根据权利要求1所述的一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法，其特征是，步骤2中，在完成系统初始化后，监测站可以任意工作于其中一个监测接收天线上。