[发明专利]一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法，可以使卫星双向时间传递方法的精度再提高至少一个数量级。 

背景技术

自从1957年第一颗人造卫星上天，人们就探讨用卫星进行时间同步的可能性。1962年美国海军天文台(the United States Naval Observatory，USNO)和英国皇家物理实验室(National Physical Laboratory，NPL)用TELSTAR(第一颗主动式通信卫星)作横跨大西洋的时间比对试验。1965年USNO和日本通信综合研究所(Communication Research Laboratory，CRL)用RELAYII作横跨太平洋的时间比对试验，比对精度在0.1us～1.0us之间。 

20世纪80年代，美国建成GPS，前苏联建成GLONASS(Global Navigation satellite system，GLONASS)。两者在星上都放置有高性能的星载原子钟，并且都采用“测时一测距”体制。路径时延的测量是测距和导航定位的基础，因此具备高精度的授时功能。GPS C/A码单站时间比对精度为340ns(有SA，Selective Availability)和50ns(无SA)。同期，美国国家标准局(National Institute of Standards and Technology，NIST)提出了GPS共视方法，使得时间传递的精度达到纳秒级。 

为了进一步提高时间传递精度，需要更好的解决路径时延问题。于是出现了双向卫星时间传递(Two-Way Satellite Time Transfer，TWSTFT)。在中国科学院和科技部支持下，国家授时中心首先建立了卫星双向时间比对系统，并开展相关技术研究，是我国目前参加国际卫星双向比对的唯一单位。国家授时中心从1998年起和日本的通信综合研究所(现更名为：国家信息通信技术研究所(NICT))开始建立卫星双向时间频率 传递链；2001年开始观测数据正式加入国际原子时(TAI)和协调世界时(UTC)计算，成为国际高精度时间比对链接的重要一环；目前国家授时中心(NTSC)已经与欧洲的PTB和VSL建立了TWSTFT链接，成为亚洲重要的国际TWSTFT站点。而目前TWSTFT采用的是基于伪距测量的双向时间传递方法，由于受到伪码长度的限制，其精度很难再突破更高的水平。 

发明内容

要解决的技术问题 

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法，由于载波的频率高，波长短，采用载波相位作为测距参数，可以大幅度提高测距精度，从而进一步提高卫星双向时间传递精度。 

技术方案 

一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法，其特征在于步骤如下： 

步骤1：建立码和载波相位一致性控制模型，包括 

码相位调整量τ_code＝τ_c-τ_d-τ_r， 

载波相位调整量：τ_carrier＝τ_code-2Δτ_iono

其中：τ_c为大环时延，表示综合基带接收终端测量出信号从综合基带发射终端发出，经射频发射通道、空间上行、卫星转发、空间下行、射频接收通道和综合基带接收终端的时延；τ_d为信号从卫星质心到地面接收通道起点的时延，包括下行几何路径时延、下行电离层附加时延、下行对流层附加时延的总和；τ_r为信号从接收通道起点到综合基带解调出信号的时延的测量值，Δτ_iono为电离层引起的时延。 

步骤2：以进行卫星双向时间传递的任意两个用户站，用户站1和用户站i为双向站，建立卫星双向时间传递链路，以用户站1为主站，计算i站相对1站的钟差Δτ_1i为：