基于Ka模式仿真星間偽距及星上時(shí)間基準(zhǔn)建立的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于Ka模式仿真星間偽距及星上時(shí)間基準(zhǔn)建立的方法，首先，進(jìn)行歷元?dú)w化，將兩星之間雙向測(cè)量偽距歸化為同一時(shí)刻；然后，將同一時(shí)刻的星間雙向觀測(cè)數(shù)據(jù)作差，修正系統(tǒng)誤差，計(jì)算有直接測(cè)量鏈路的兩顆衛(wèi)星間的相對(duì)鐘差；最后，借助星間相對(duì)鐘差，解算各導(dǎo)航衛(wèi)星相對(duì)于某一時(shí)間基準(zhǔn)的廣播鐘差。本發(fā)明解決了星間相對(duì)鐘差缺乏時(shí)間基準(zhǔn)的問(wèn)題，時(shí)間同步精度在納秒量級(jí)。
【專利說(shuō)明】基于Ka模式仿真星間偽距及星上時(shí)間基準(zhǔn)建立的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及星間偽距仿真方法及星上時(shí)間基準(zhǔn)建立方法，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自主時(shí)間同步技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)之一，在脫離地面站支持的情況下，利用星座可見衛(wèi)星之間所建立的星間鏈路進(jìn)行雙向測(cè)距和信息交換，對(duì)星上時(shí)鐘參數(shù)進(jìn)行濾波處理，實(shí)現(xiàn)星間時(shí)間同步。由于UHF測(cè)距體制(一發(fā)多收的信號(hào)播發(fā)方式)始終存在抗干擾性差、鏈路通信速率低等諸多問(wèn)題，GPS III衛(wèi)星已經(jīng)設(shè)想使用精度更高、抗干擾能力更強(qiáng)的Ka測(cè)距體制(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信號(hào)播發(fā)方式)取代UHF測(cè)距體制，從而Ka模式的星間偽距成為眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。星間偽距僅是一種相對(duì)觀測(cè)量，只能確定星間相對(duì)鐘差，不能確定衛(wèi)星相對(duì)系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)的絕對(duì)鐘差，因此Ka模式偽距的仿真方法，衛(wèi)星鐘差的確定及星上時(shí)間基準(zhǔn)的建立成為自主導(dǎo)航時(shí)間同步的研究熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種Ka模式星間偽距的仿真方法及星上時(shí)間基準(zhǔn)建立的方法，以解決利用星間偽距解算的鐘差缺乏時(shí)間基準(zhǔn)的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0005]步驟1:按照Ka測(cè)距模式，以3s為測(cè)量間隔從IGS網(wǎng)站下載精密軌道和精密鐘差，從而得到星間距離；
[0006]步驟2:經(jīng)過(guò)歷元?dú)w化后，每一對(duì)有測(cè)量鏈路的衛(wèi)星中，兩顆衛(wèi)星A和B在同一時(shí)刻仁接收到對(duì)方發(fā)出的無(wú)線電測(cè)距信號(hào)，分別測(cè)量出兩星之間的偽距Pba和PAB，
【權(quán)利要求】
1.一種基于Ka模式仿真星間偽距及星上時(shí)間基準(zhǔn)建立的方法，其特征在于包括下述步驟: 步驟1:按照Ka測(cè)距模式，以3s為測(cè)量間隔從IGS網(wǎng)站下載精密軌道和精密鐘差，從而得到星間距離； 步驟2:經(jīng)過(guò)歷元?dú)w化后，每一對(duì)有測(cè)量鏈路的衛(wèi)星中，兩顆衛(wèi)星A和B在同一時(shí)刻仁接收到對(duì)方發(fā)出的無(wú)線電測(cè)距信號(hào)，分別測(cè)量出兩星之間的偽距Pba和Pab,
Pm = ΡοΛα.ft.)—谷B (Κ.? ) + (1? + ) + (€/,' + ^rL ) +^rel^dM+ gAB Pu = Pmu 十軌)-桃2)十⑷ +Ci) + (€ +C-)+ C^JM +%? tel為衛(wèi)星B的信號(hào)發(fā)射時(shí)刻，te2為衛(wèi)星A的信號(hào)發(fā)射時(shí)刻； P OAB為衛(wèi)星A在信號(hào)接收時(shí)刻的位置與衛(wèi)星B在信號(hào)發(fā)射時(shí)刻的位置之間的幾何距離；P.為衛(wèi)星B在信號(hào)接收時(shí)刻的位置與衛(wèi)星A在信號(hào)發(fā)射時(shí)刻的位置之間的幾何距離；5A(tr)為衛(wèi)星A在信號(hào)接收時(shí)刻&的星鐘差；δ B (tr)為衛(wèi)星B在信號(hào)發(fā)射時(shí)刻仁的星鐘差；δ B (tel)為衛(wèi)星B在信號(hào)發(fā)射時(shí)刻tel的星鐘差；δΑα62)為衛(wèi)星A在信號(hào)發(fā)射時(shí)刻te2的星鐘差； Sft, M為衛(wèi)星A、B的發(fā)射端時(shí)延； 、過(guò)為衛(wèi)星A、B的接收端時(shí)延； C, 分別為由于溫度引起的衛(wèi)星A、B發(fā)射端時(shí)延的周期變化部分；
^分別為由于溫度引起的衛(wèi)星A、B接收端時(shí)延的周期變化部分； δ reLAB> δ relJA是源自衛(wèi)星鐘`的周期性相對(duì)論效應(yīng)； ε ΑΒ> ￡ AB均為隨機(jī)噪聲； 步驟3:根據(jù)星間偽距測(cè)量公式，計(jì)算每一對(duì)有測(cè)量鏈路的衛(wèi)星對(duì)的星間鐘差，實(shí)現(xiàn)星間時(shí)間同步； 所述的星間偽距測(cè)量公式為
P AB- P BA — P OAB- P 0ΒΑ+2 (^A (tr) _ ^ β (tr) ) + δ rei—αβ_ δ rel_BA+ ￡ ; 所述每一對(duì)有測(cè)量鏈路的衛(wèi)星對(duì)的星間鐘差為
O, ) — (夂)=2 ^ab ~ ~ ^0ΛΒ ~ 爲(wèi).) —^ + ? 步驟4:修正每一對(duì)有測(cè)量鏈路的衛(wèi)星的星間鐘差的相關(guān)系統(tǒng)誤差，其中，Pab中的周期性相對(duì)論效應(yīng)S reLAB = 2Xb (tr).Vb (tr) /c, P BA中的周期性相對(duì)論效應(yīng)δ rel_BA =2XA(tr).VA(tr)/c ；
Λ(AU-(XsUr)^XAur))-vB
/I/I = ----:----:------------5...--1I——1----:--
PmA^t 雙向傳播路徑之差=(碰二猶)(r)+匕)
CJ*其中，Xi (tr)表示衛(wèi)星i在接收時(shí)刻的位置，ViUr)表示衛(wèi)星在接收時(shí)刻的速度，C為光速，Xi (te)為衛(wèi)星i在信號(hào)發(fā)射時(shí)刻的位置； 最終得到衛(wèi)星A、B的星間鐘差為

【文檔編號(hào)】G01S19/00GK103630909SQ201310541037
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】欽偉瑾, 孫保琪, 韋沛, 楊海彥, 孔垚, 楊旭海 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院國(guó)家授時(shí)中心