[发明专利]一种动节点时间同步和快速定位方法

说明书

本发明公开了一种动节点时间同步和快速定位方法，属于卫星导航中的精密时间同步和高精度定位技术领域。它在传统PPP精密时间同步的基础上，采用PPP‑RTK方法实现时间同步，快速实现动节点用户与时频中心的时间同步，解决传统PPP精密时间比对需要较长收敛时间，无法满足动节点用户时间同步的实时和高精度需求问题；在此基础上，依据用户节点和时频中心的原子钟特性和时间同步结果的历史数据，采用预测的时间同步信息辅助的PPP‑RTK定位技术，大大提升动节点时间估计的精度，同时有力解决了PPP‑RTK高精度定位重新初始化收敛慢的问题，满足了动节点用户和时频中心间高精度时间同步和自身高精度定位需求。

技术领域

本发明涉及一种动节点时间同步和快速定位方法，属于卫星导航中的精密时间同步和高精度定位技术领域。

背景技术

GNSS作为导航、定位和授时的重要手段，满足了预知环境条件下无人机、飞艇和舰船等动节点载体的定位和时间服务需求，可实现动节点载体的实时、快速和高精度定位，满足了动节点载体向固定时间频率中心的校时、时间同步服务和时间溯源的需求，为动节点时间同步、用户间高精度相对测量和协同作业等提供了时空基准服务的基础信息。

然而，针对动节点用户而言，任务定义的动节点复杂运动状态和所处的复杂电磁异常环境下导致GNSS降效以至失效。例如，动节点用户剧烈变化环境会引起卫星的频繁升降、复杂电磁环境下信号中断或接收机重新捕获。因此，在该使用场景下，基于传统的PPP(precise point positioning，精密单点定位)和时间同步方法，动节点需要较长的时间才能收敛到预期的效果，尤其是无外部信息辅助条件下，此时高精度时间同步和定位将面临较长时间等待才能获得理想的效果。

发明内容

本发明针对在卫星频繁升降、重新初始化等复杂环境条件下，基于传统PPP方法实现动节点高精度定位和时间同步存在收敛时间较长的问题，提出了一种动节点时间同步和快速定位方法，可实现复杂环境下动节点用户的快速高精度定位和时间溯源服务。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种动节点时间同步和快速定位方法，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；

(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；

(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；

(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。

进一步的，步骤(2)的具体方式为：

(201)建立PPP-RTK方法的观测方程如下：