[发明专利]基于综合孔径观测的导航卫星自主时间同步方法

摘要

本发明提供了一种基于综合孔径观测的导航卫星自主时间同步方法，所有的协同观测卫星与基准卫星同时对同一颗毫秒脉冲星开展计时观测，基准卫星利用不同时刻星间相对位置测量数据，来完成各协同观测卫星至基准卫星处的时延改正，对完成时延改正的各组观测数据进行叠加处理以得到综合孔径计时观测系统的观测波形；对基准卫星星载钟的钟差进行测量，计算导航星座各卫星与标准时间TCB的钟差并在每颗卫星各自的广播星历中将钟差改正值播发出去，即完成了导航卫星的自主时间同步。本发明达到了减小导航卫星的X射线探测器载荷、缩短观测时间、提高导航卫星自主时间同步精度与实时性的技术效果。

主权项

1.一种基于综合孔径观测的导航卫星自主时间同步方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一，根据各颗导航卫星的星历和毫秒脉冲星的位置参数，选定一组可同时观测到同一颗毫秒脉冲星的导航卫星，并从中任选一颗作为基准卫星，其余的导航卫星作为协同观测卫星，协同观测卫星的观测数据要归算至基准卫星处；步骤二，所有的协同观测卫星与基准卫星同时对同一颗毫秒脉冲星开展计时观测，并将各自的原始观测数据进行保存；同时协同观测卫星与基准卫星根据各自的的位置与速度参数完成原始观测信号的多普勒效应、狭义相对论效应与Shapiro延迟改正；步骤三，在每次计时观测完成后，各协同观测卫星将各自的观测数据传送至基准卫星；步骤四，基准卫星利用不同时刻星间相对位置测量数据，来完成各协同观测卫星至基准卫星处的时延改正，具体方法为：在t时刻，第i颗协同观测卫星在惯性空间中相对于基准卫星的位置矢量为所观测毫秒脉冲星的方向矢量为则t时刻协同观测卫星至基准卫星的TOA测量数据时延改正值为其中c为光速；协同观测卫星i所观测到的光子到达时间序列toa_ij进行逐一改正，得到一组新的到达时间观测序列，即等效于将协同卫星i的探测器放置在基准卫星上所得到的TOA观测序列；步骤五，对完成时延改正的各组观测数据进行叠加处理以得到综合孔径计时观测系统的观测波形；步骤六，对基准卫星星载钟的钟差进行测量，具体方法为：设所观测毫秒脉冲星在太阳系质心坐标系中的单位方向矢量为其中分别为所观测毫秒脉冲星的单位方向矢量在太阳系质心坐标系中的三个坐标分量，基准卫星在观测历元时的太阳系质心坐标系位置矢量为其中分别为基准卫星的位置矢量在太阳系质心坐标系中的三个坐标分量，综合孔径计时观测系统观测得到的脉冲到达时间为toa_sat，由该颗毫秒脉冲星的钟模型预报得到的同一脉冲到达太阳系质心的时刻为toa_SSB，则观测方程为(toasat-toaSSB)·c=k→x·r→x+k→y·r→y+k→z·r→z+Δtc·c+δ·c]]>式中，Δt_c为基准卫星星载钟与标准时间TCB的偏差，δ为其余计时观测误差的总和；步骤七，计算导航星座各卫星与标准时间TCB的钟差，将各导航卫星星载钟相对于TCB的钟差转换为相对于地球时的钟差，并在每颗卫星各自的广播星历中将钟差改正值播发出去，就可保证用户的导航与授时服务精度，即完成了导航卫星的自主时间同步。