[发明专利]一种基于单点伪距归算的时间同步运动时延修正方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于单点伪距归算的时间同步运动时延修正方法及应用，其中，卫星1和卫星2进行时分体制的双向测距和时间同步，已知卫星1的高精度轨道和速度信息，卫星2的运行速度较大且不具备精确轨道和速度信息，将卫星2的接收时刻和发射时刻归算至同一时刻，获得单点伪距归算中的运动时延修正项；根据双向时间同步的原理和所述运动时延修正项，解算获得钟差。本发明的修正方法，在一方用户不具有速度和高精度位置信息的支持时仍能够实现高动态环境下的双向时间同步解算。本发明的修正方法，可得到优于0.1ns的时间同步结果。

技术领域

本发明属于卫星导航领域以及数据处理技术领域，特别涉及一种基于单点伪距归算的时间同步运动时延修正方法及应用。

背景技术

星间链路技术目前已经成为卫星导航以及深空科学领域的研究热点，利用星间链路技术，卫星之间可以建立相互的联系，实现测距和通信的功能，并进一步实现卫星之间的自主定轨以及自主时间同步等功能。

卫星之间实现时间同步的过程中，一般采取双向测量技术可以取得较高的时间同步精度；由于卫星之间存在相对运动，尤其是在高动态环境下，卫星双方之间的相对运动速度较大时，会产生由于相对运动引起的时延误差，造成同步精度的降低。一般来说，运动时延误差在卫星双方的速度和位置等信息均已知的情况下，可以通过一定的方法将该项误差去除；但是当有一方卫星的运动速度较高，且不能准确得知该卫星的速度和位置信息时，目前常用的方法就无法将该项运动误差除掉，从而影响到最终的时间同步性能。

国内外关于动态环境下的双向时间同步方法虽然也取得了一些成果，比如文献[1]中将TWRTT(Two-way Ranging and Time Transmit)双向测距和时间同步技术扩展至动态环境，使其适用于BD2卫星之间时间同步，但是该算法需要提供卫星双方的速度等信息，仅适用于类似北斗卫星等具有星历支持的情况。文献[2]提出了一种利用星间伪距拟合多项式和钟差拟合多项式联合求解星间钟差的卫星动态双向时间同步算法，时间同步误差控制在5ns以内，但是要求双向同步的时间段相对于最小星间距离出现的时刻基本对称,在实际使用时会受到数据范围的限制。当时间同步的用户为相对运动速度更高的卫星或其他航天器，如低轨空间站等，且这些航天器难以保证精确的位置和速度信息支持时，前述已有的时间同步算法会受到一定限制。

综上，亟需一种新的高动态环境下星间时间同步运动误差修正方法。

参考文献

[1]Huang Bo,Hu Xiulin.Inter-satellite ranging and timesynchronization technique for BD2[J].Journal of Astronautics,2011,32(6):1271-1275(黄波,胡修林.北斗2导航卫星星间测距与时间同步技术[J].宇航学报,2011,32(6):1271-1275.

[2]Huang Feijiang,Lu Xiaochun,Wu Haitao,et al.An Algorithm of DynamicTwo-way Time Transfer Based on Intersatellite Range Variation[J].Geomaticsand Information Science of Wuhan University,2010,35(1):13-16(黄飞江,卢晓春,吴海涛,等.基于星间距离变化的动态双向时间同步算法[J].武汉大学学报·信息科学版,2010,35(1):13-16).

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于单点伪距归算的时间同步运动时延修正方法及应用，用于在空间高动态环境下卫星之间实现时间同步过程中对由于相对高速运动引起的时延误差进行修正处理，解决当一方卫星没有完整星历支持时的双向时间同步结果的解算问题。本发明的修正方法，在一方用户不具有速度和高精度位置信息的支持时仍能够实现高动态环境下的双向时间同步解算。