[发明专利]基于单差载波相位观测值的远程时间传递方法

摘要

本发明涉及一种远程时间传递方法；该方法首先建立观测模型：各观测站接收机以本地时钟为参考，不同观测站的接收机同时观测相同卫星，并采用双频观测数据，组成无电离层伪距和无电离层载波相位组合观测值，利用此组合观测值在观测站间作差建立观测模型；然后对单差载波相位时间传递数据进行处理：使用IGS精密星历和精密钟差产品，对两个观测站观测数据进行处理，数据处理过程包括数据读取、数据预处理、误差校正和时间比对计算；最后求解出两个观测站间的测站钟差，从而实现两观测站间的单差载波相位时间传递；本发明消除了卫星端误差和电离层误差的影响，并对影响时间传递的各种误差进行了校正，时间传递精度高，可靠性好，算法简单，效率高。

主权项

1.一种基于单差载波相位观测值的远程时间传递方法，其特征是：含有以下步骤：步骤1、建立观测模型：步骤1.1、使用不同观测站的接收机同时观测相同卫星；步骤1.2、单差载波相位时间传递采用双频观测数据，组成无电离层组合观测值，伪距和载波相位的无电离层组合分别如下列公式所示：式中，P_c为无电离层组合后的伪距观测值，L_c为无电离层组合后的载波相位观测值，以米为单位，P₁，P₂分别为L1载波和L2载波上的伪距观测值，f₁，f₂分别为L1载波和L2载波对应的频率值，分别为L1载波和L2载波上的载波相位观测值，λ₁，λ₂分别为L1载波和L2载波对应的波长；无电离层伪距和载波相位的观测模型可表达如下：式中，λ_c＝(λ₂‑γλ₁)(1‑γ)，为无电离层组合波长，N_c＝(λ₂N₂‑γλ₁N₁)(1‑γ)，为无电离层组合模糊度，D_geo为接收机天线相位中心到卫星天线相位中心的几何传播距离，包含相对论效应，D_tropo为对流层时延，D_wind为天线相位中心缠绕，h_rec为接收机钟差，h^emi为卫星钟差，为影响无电离层伪距和载波相位对齐的未知的偏差，使用载波相位作为参考时，代表伪距的偏差，N₁，N₂分别为L1载波和L2载波上的相位模糊度，为无电离层载波相位观测值，以周为单位；步骤1.3、在组成无电离层伪距和载波相位观测值之后，对此组合观测值在观测站间做差，作差后的模型为：ΔP_c＝Δ(D_geo+D_tropo)+Δh_recΔL_c＝Δ(D_geo+D_tropo+D_wind)+Δh_rec‑ΔN_c；步骤2、对单差载波相位时间传递数据进行处理：使用IGS精密星历和精密钟差产品，对两个观测站观测数据进行处理，数据处理过程如下：步骤2.1、数据读取：对RINEX观测文件、精密星历及精密钟差文件进行读取，并在观测文件中选取双频伪距和双频载波相位观测值，数据读取模块完成后，得到双频伪距和双频载波相位观测值，以及精密星历数据，求解出卫星至接收机的距离；步骤2.2、数据预处理：对载波相位观测值进行粗差剔除和周跳探测及修复，在得到修复周跳、剔除粗差后的“干净”的载波相位值后，组成无电离层伪距和载波相位观测值，然后使用无电离层载波相位观测值平滑无电离层伪距观测值，得到经载波相位平滑后的无电离层伪距观测值；无电离层伪距和载波相位的组合分别如下列公式所示：步骤2.3、误差校正：对影响单差载波相位时间传递的各种误差进行修正，包括对流层延迟、接收机天线相位中心偏差、地球自转效应、天线相位缠绕、固体潮、海洋负荷潮汐、多径误差和观测噪声；步骤2.4、时间比对计算；选取测站钟差Δh_rec和无电离层组合相位模糊度ΔN_c为未知参数，组成线性方程：H＝AX式中，A为观测矩阵，X为未知数，H为观测值矩阵；其中，观测矩阵A和未知数X分别为：式中，Δh_rec为两观测站之间的钟差，分别为两观测站接收机观测卫星1…N的无电离层组合相位模糊度的差，N为大于等于1的自然数；观测值矩阵H如下式所示：式中，分别为两观测站观测卫星1…N的无电离层伪距观测值的差，分别为两观测站观测卫星1…N的无电离层载波相位观测值的差，ΔD_geo为两观测站星地径向距离的差，ΔD_tropo为两观测站对流层时延的差，ΔD_wind为两观测站天线相位缠绕的差；在将两观测站之间的钟差Δh_rec和无电离层组合相位模糊度ΔN_c组成线性方程后，采用卡尔曼滤波法求解线性方程，得到无电离层组合相位模糊度及两个观测站间的钟差，实现单差载波相位时间传递。