[发明专利]一种动节点时间同步和快速定位方法

权利要求书

1.一种动节点时间同步和快速定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在时频中心原子钟的驱动下，时频中心GNSS时间测量接收机实时采集GNSS伪距和载波相位观测值，并测量时频中心外部原子钟和时频中心综合原子时之间的时间偏差；

(2)时频中心基于自身采集的GNSS伪距和载波相位观测值，依托自身精确坐标，采用PPP-RTK方法，实时估计时频中心与GNSS系统之间的时间偏差，获得时频中心外部原子钟和GNSS系统之间的时间偏差；具体方式为：

(201)建立PPP-RTK方法的观测方程如下：

其中，和分别代表时频中心所观测的i卫星f频率的伪距和载波测量值，和分别代表时频中心所观测的i卫星f频率的伪距噪声和载波相位噪声，代表时频中心与i卫星间的几何距离，Iⁱ和γ_f分别代表时频中心所观测的i卫星对应的基准频率的电离层延迟和比例系数，Tⁱ和M_el分别代表对流层延迟和投影函数，δtⁱ和δt_s分别代表i卫星的卫星钟差和时频中心的接收机钟差，C为光速，λ_f和分别代表载波相位波长和i卫星的整数模糊度，代表i卫星f频率的伪距码相位偏差，和分别代表时频中心观测i卫星f频率的伪距多径和载波多径，代表载波相位的整数相位偏差，包含卫星相位偏差和接收机相位偏差Fcs_b，f，其表达式为：

(202)在PPP-RTK观测方程中，卫星相位偏差对流层延迟参数Tⁱ、电离层延迟参数Iⁱ、伪距码偏差和卫星钟差δtⁱ均为已知量，在时频中心已知的自身精确坐标和精密星历支撑下，获得精确的接着，采用卡尔曼滤波估计接收机钟差δt_s、接收机载波相位偏差Fcs_b，f以及载波相位浮点模糊度然后基于估计获得的载波相位浮点模糊度采用LAMBDA方法获得各卫星的载波相位整数模糊度由此获得模糊度固定解后的时频中心与GNSS系统之间的时间偏差δt_s；

(203)依据估计的时频中心与GNSS系统之间的时间偏差δt_s以及时频中心外部原子钟和时频中心综合原子时之间的时间偏差δt_Ref，获得时频中心外部原子钟和GNSS系统之间的时间偏差δt_ref-Gps：

δt_ref-Gps＝δt_s+δt_Ref；

(3)依据动节点时频用户与时频中心间的历史比对数据，以时频中心和动节点时频用户间的相对时间频率准确度为约束，采用附加约束的多项式拟合方法，预测当前时刻动节点时频用户与时频中心之间的时间同步值，从而获得动节点与GNSS系统之间的预测时间偏差；具体方式为：

(301)依据动节点时频用户与时频中心间的历史比对数据δt_ref-mov(t_i)，以时频中心和动节点时频用户间的相对时间频率准确度为约束，采用附加约束的多项式进行拟合：

δt_ref-mov(t_i)-δt_ref-mov(t₀)＝a₀+a₁(t_i-t₀)+a₂(t_i-t₀)²

其中，δt_ref-mov(t_i)代表t_i时刻动节点时频用户与时频中心间的时间偏差，δt_ref-mov(t₀)代表参考时刻t₀动节点时频用户与时频中心间的时间偏差，分别代表时频中心和动节点时频用户间的相对时间频率准确度、测量偏差及其协方差矩阵，a₀、a₁和a₂分别代表多项式拟合的常数项、线性项和二次项的拟合系数；联合PPP-RTK方法的观测方程，基于最小二乘估计获得拟合系数a₀、a₁和a₂；

(302)基于拟合的多项式，预测获得当前时刻t_n动节点时频用户与时频中心之间的时间同步值，同时依据时频中心外部原子钟和GNSS系统之间的时间偏差δt_ref-Gps，获得动节点与GNSS系统之间的预测时间偏差

其中，代表预测得到的t_n时刻动节点时频用户与时频中心间的时间偏差，δt_ref-mov(t₀)为t₀时刻动节点时频用户与时频中心间的时间偏差，δt_ref-Gps(t_n)为t_n时刻时频中心外部原子钟和GNSS系统之间的时间偏差；

(4)动节点时频用户在本地时钟的驱动下，实时采集GNSS伪距和载波相位测量值，同时以动节点与GNSS系统之间的预测时间偏差为基础，构建虚拟观测量，联合GNSS伪距和载波相位观测数据，采用PPP-RTK定位方法实时确定动节点的精确坐标以及动节点与GNSS系统之间的实时钟差，完成动节点的快速定位；具体方式为：

(401)动节点基于实时采集的GNSS伪距和载波相位观测数据采用PPP-RTK方法估计接收机钟差，并将该接收机钟差作为动节点与GNSS系统之间的实时钟差δt_s，m，此处采用的PPP-RTK方法的观测方程与步骤(2)中的相同；其中，动节点的实时坐标为未知量，隐含在动节点与i卫星间的几何距离中；

(402)动节点时频用户基于动节点与GNSS系统之间的预测时间偏差，构建如下虚拟观测方程：

其中，和分别表示待估计的动节点和GNSS系统之间的测量误差及其协方差矩阵；

(403)依据动节点的PPP-RTK方法的观测方程，联合虚拟观测方程，基于广义最小二乘法，估计动节点的精确坐标(x，y，z)和实时钟差δt_s，m，完成动节点的快速定位；

(5)根据时频中心外部原子钟和GNSS系统之间的时间偏差，以及动节点与GNSS系统之间的实时钟差，获得动节点时频用户和时频中心之间的相对钟差，完成两者之间的时间同步。