[发明专利]星载导航接收机授时方法和授时型星载导航接收机以及星载导航应用系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种导航接收机授时方法与系统，尤其是一种星载导航接收机授时方法和授时型星载导航接收机以及星载导航应用系统。

背景技术

在各种无线电定位技术中，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)是最基本的手段，它是所有导航卫星系统的全称，目前主要包括美国的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)，俄罗斯的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GLONASS)，欧洲的伽利略系统(Galileo)，中国的北斗(Compass)。全球导航卫星系统接收机基本工作原理是：接收到导航卫星发送无线电信号并提取伪矩、载波相位等观测量，并根据来自4个以上卫星的观测量进行解算，解算的结果是接收机的位置、速度和时间。

卫星导航接收机通常只是某一个设备的一部分，这一设备称作宿主设备。低轨道卫星上通常安装星载导航接收机，这时低轨道卫星就是宿主设备。星载导航接收机是安装在低轨道卫星上并接收全球导航卫星系统的卫星信号并为宿主低轨道卫星提供位置、速度和时间的卫星导航接收机。低轨道卫星通常轨道高度不超过1000公里。近年来，星载导航接收机也越来越多的应用在更高轨道的接收机上。

卫星导航接收机为宿主设备提供时间的功能称作授时。授时需求广泛存在，比如在轨道卫星移动通信中，为了实现轨道卫星与地面设备的频率和时间一致性，往往需要星载导航接收机实现地面静态授时型导航接收机一样的高授时精度。随着移动互联网的迅速发展，轨道卫星移动通信系统的核心应用向互联网变迁。地面移动通信系统往往被等价的称作移动互联网，轨道卫星移动通信系统也常常被称作空间互联网。随着空间互联网的发展，轨道卫星移动通信系统正在迎来新一轮更大的发展，因此星载授时型导航接收机将会得到更多的使用。但在轨道卫星移动通信系统中，由于宿主卫星以接近第一宇宙速度的速度运行，导致导航接收机环路带宽更宽、噪声更大，这为授时型星载导航接收机带来了比传统导航接收机的更多挑战。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种授时精度高且适用于有精密授时需求的低轨卫星的星载导航接收机授时方法以及授时型星载导航接收机。

一种星载导航接收机授时方法，包括以下步骤：

S1，星载导航接收机产生秒脉冲；

S2，星载导航接收机在所述秒脉冲上升沿采集导航卫星信号中的观测信息，所述观测信息包括卫星发射时刻和观测载波相位；

S3，根据所述卫星发射时刻和观测载波相位计算伪距作为观测伪距，构建解算方程，并通过解算获得所述星载导航接收机的位置、速度、时间、频差和钟差；

S4，对所述频差进行质量改善处理，具体包括以下步骤：

S41，设定初始化历元数                                               ；

S42，比较当前历元数和所述初始化历元数；

S43，当时，设定经过质量改善处理的当前历元的频差等于当前历元的频差，即：；以及

S44，当时，设定经过质量改善处理的当前历元的频差，其中，为滤波系数，且；

S5，对所述钟差进行质量改善处理，包括以下步骤：

S51，设定初始化历元数以及钟差限定量；

S52，比较当前历元数和初始化历元数；

S53，当时，设定经过质量改善处理的当前历元的钟差等于当前历元的钟差，即：；以及

S54，当时，判断当前历元的与差值是否超出最大范围；

S55，若超过了所述最大范围，且成立，则令；

S56，若超过了所述最大范围，且成立，则令，以及；

S57，若未超出所述最大范围，则令；

S6，根据改善后的频差和钟差调整所述秒脉冲的相位和频率，使所述秒脉冲上升沿与标准时间整秒起始时刻同步；

S7，星载导航接收机将所述调整后的秒脉冲广播给卫星上的其它电子系统；

S8，在下一个所述调整后的秒脉冲到来之前，所述星载导航接收机将所述位置、速度、时间广播给卫星上的所述其它电子系统；以及

S9，生成和更新与时间相关的遥测量，并在导航卫星请求对应遥测量时给出应答。

一种用于实现上述星载导航接收机授时方法的授时型星载导航接收机，包括：

天线，用于接收卫星导航信号；