[发明专利]基于Ka模式仿真星间伪距及星上时间基准建立的方法

摘要

发明提供了一种基于Ka模式仿真星间伪距及星上时间基准建立的方法，首先，进行历元归化，将两星之间双向测量伪距归化为同一时刻；然后，将同一时刻的星间双向观测数据作差，修正系统误差，计算有直接测量链路的两颗卫星间的相对钟差；最后，借助星间相对钟差，解算各导航卫星相对于某一时间基准的广播钟差。本发明解决了星间相对钟差缺乏时间基准的问题，时间同步精度在纳秒量级。

主权项

1.一种基于Ka模式仿真星间伪距及星上时间基准建立的方法，其特征在于包括下述步骤：步骤1：按照Ka测距模式，以3s为测量间隔从IGS网站下载精密轨道和精密钟差，从而得到星间距离；步骤2：经过历元归化后，每一对有测量链路的卫星中，两颗卫星A和B在同一时刻t_r接收到对方发出的无线电测距信号，分别测量出两星之间的伪距ρ_BA和ρ_AB，ρAB=ρ0AB+δA(tr)-δB(te1)+(δdtB+δtclyB)+(δdrA+δrclyA)+δrel_AB+ϵAB]]>ρBA=ρ0BA+δB(tr)-δA(te2)+(δdtA+δtclyA)+(δdrB+δrclyB)+δrel_BA+ϵBA]]>t_e1为卫星B的信号发射时刻，t_e2为卫星A的信号发射时刻；ρ_0AB为卫星A在信号接收时刻的位置与卫星B在信号发射时刻的位置之间的几何距离；ρ_0BA为卫星B在信号接收时刻的位置与卫星A在信号发射时刻的位置之间的几何距离；δ_A(t_r)为卫星A在信号接收时刻t_r的星钟差；δ_B(t_r)为卫星B在信号发射时刻t_r的星钟差；δ_B(t_e1)为卫星B在信号发射时刻t_e1的星钟差；δ_A(t_e2)为卫星A在信号发射时刻t_e2的星钟差；为卫星A、B的发射端时延；为卫星A、B的接收端时延；分别为由于温度引起的卫星A、B发射端时延的周期变化部分；分别为由于温度引起的卫星A、B接收端时延的周期变化部分；δ_{rel_AB}、δ_{rel_BA}是源自卫星钟的周期性相对论效应；ε_AB、ε_AB均为随机噪声；步骤3：根据星间伪距测量公式，计算每一对有测量链路的卫星对的星间钟差，实现星间时间同步；所述的星间伪距测量公式为ρ_AB-ρ_BA＝ρ_0AB-ρ_0BA+2(δ_A(t_r)-δ_B(t_r))+δ_{rel_AB}-δ_{rel_BA}+ε；所述每一对有测量链路的卫星对的星间钟差为δA(tr)-δB(tr)=12[ρAB-ρBA-(ρ0AB-ρ0BA)-(δrel_AB-δrel_BA)+ϵ];]]>步骤4：修正每一对有测量链路的卫星的星间钟差的相关系统误差，其中，ρ_AB中的周期性相对论效应δ_{rel_AB}＝2X_B(t_r)·V_B(t_r)/c，ρ_BA中的周期性相对论效应δ_{rel_BA}＝2X_A(t_r)·V_A(t_r)/c；双向传播路径之差ρ0AB-ρ0BA=(XA(tr)-XB(tr))·VAc-(XB(tr)-XA(tr))·VBc=(XA(tr)-XB(tr))c(VA+VB);]]>其中，X_i(t_r)表示卫星i在接收时刻的位置，V_i(t_r)表示卫星在接收时刻的速度，c为光速，X_i(t_e)为卫星i在信号发射时刻的位置；最终得到卫星A、B的星间钟差为δA(tr)-δB(tr)=12(ρAB-ρBA-(XA(tr)-XB(tr))c(VA+VB)-2c(XB(tr)·VB(tr)-XA(tr)·VA(tr))+ϵ);]]>步骤5：以卫星2小时运行的弧段为单位进行解算，在解算过程中进行数据质量控制，以最小二乘参数估计策略得出每个卫星相对于基准星的钟差a₀、钟速a₁和钟漂a₂，得到钟差的确定性部分x(t)＝a₀+a₁(t-t₀)+a₂(t-t₀)²，其中，t₀为初始时刻，t为钟差变化时刻；步骤6：基于调频白噪声调频闪变噪声和调频随机游走噪声得到钟差的随机部分y=yiWF+yiRW+yiFF,]]>其中，yiWF=3h02τ(randi),yiRW=yi-1RW+4h-2π2τ6·3·(randi),]]>yiFF=2ln(2)h-1·5·Σk=1i(i+1-k)-2/3(randi),i=1..N,randi-N(0,1),]]>h_-2、h₀和h_-1为调频随机游走噪声、调频随机白噪声和调频随机闪变噪声；步骤7：由钟差的确定性部分和钟差的随机部分得到每颗卫星的钟差H_i；步骤8：导航卫星星上综合原子时其中，A_i和B_i分别为t₀时刻第i台钟的钟差和钟速，P_i为第i台钟的权，