[发明专利]一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法和系统

说明书

本发明公开一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法和系统，监测接收机接收来自各个伪卫星的测距信号，采集并提取载波相位观测量，利用钟差方程和时间间隔计数器以及站间差分算法，解算各个伪卫星主站与伪卫星从站之间的站间相对钟差和秒脉冲差等误差信息，并把测量的各组误差信息实时反馈给对应的伪卫星从站，形成一个无线负反馈调整环路。从站时钟同步模块按照时间与频率的校准模型和控制机制，以主站伪卫星的时间为基准，动态调整从站时钟，以实现对主站时钟的同步跟踪。本发明能够在保持原有伪卫星系统体制和结构形态以及设备基本不变的条件下，实现伪卫星系统的时间同步。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，具体涉及一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法和系统。

背景技术

卫星导航技术推动了人类社会的发展，但是其自身也存在一些不足。卫星导航信号容易受到干扰和影响，这些干扰和影响可能是人为的，也可能是无法避免的自然因素。例如，在山区峡谷或城市高楼密集区域，由于卫星信号受到遮挡，致使卫星导航系统在导航、定位、授时精度、可靠性和完好性等服务方面得不到保障。伪卫星技术的出现为解决这些问题提供了新的思路和方法，伪卫星既可以与卫星导航系统混合应用，也可以独立应用于室内、隧道和地下停车场环境等。

伪卫星与GPS/BD系统组网协同工作或者独立组网需要建立可靠的、适应不同环境的时间同步策略。伪卫星系统实现高精度定位的关键技术保障是时间同步技术。与GPS/BD卫星不同，伪卫星通常装备的是相对廉价的温度补偿晶振时钟(TCXO)。这种时钟频率准确度和稳定性都不高，会产生钟漂误差。而对于小规模独立组网的伪卫星系统而言，一般又不可能采用类似GPS或BD卫星导航系统的方法来进行钟差修正。

目前伪卫星系统时间同步可以采用有线时钟分配方式(光纤或同轴电缆)或基于无线双向测距的无线时钟同步方式。有线时钟分配方式容易受到地理分布环境或配套设施的限制，有时难以实施。而无线时钟同步方式需要双向测距，伪卫星既要发送测距信号也要接收测距信号，技术和结构复杂，成本较高。然而，尽管采用无线时钟同步方式，技术较为复杂，但是伪卫星站间相互同步是一种较为灵活的方式，仍受到业界的普遍关注。

发明内容

针对现有伪卫星系统时间同步存在的问题，本发明提出一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法和系统，其采用监测站完成时间误差的集中监测，并采用无线数据链路实现站间时间误差信息的快速反馈，在保持原有伪卫星系统体制和结构形态以及设备基本不变的条件下，实现伪卫星系统的时间同步。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种无线反馈式伪卫星系统时间同步系统，包括一个主站伪卫星、至少三个从站伪卫星、以及一个监测站。

主站伪卫星内置有主站卫星发射机和原子时钟及分配单元；原子时钟及分配单元的时钟输出端和秒脉冲输出端同时与主站卫星发射机连接；主站卫星发射机的输出端上接有主站发射天线。

每个从站伪卫星内置有从站卫星发射机、时间同步处理单元、以及误差反馈接收单元；误差反馈接收单元的输入端上设有从站接收天线，误差反馈接收单元的输出端与时间同步处理单元的输入端连接；从站卫星发射机的控制与配置输出端与时间同步处理单元的控制与配置输入端相连；时间同步处理单元的时钟输出端和秒脉冲输出端同时与从站卫星发射机连接；从站卫星发射机的输出端上接有从站发射天线。

监测站内置有伪卫星接收机、天线开关切换单元、控制与配置单元、观测数据处理单元及误差测量与解算单元、以及误差反馈发送单元；开关切换单元的输入端上接有2条规格相同且馈线等长的监测接收天线，天线开关切换单元的输出端与卫星接收机的输入端连接；卫星接收机的输出端连接观测数据处理单元的输入端，观测数据处理单元的输出端与误差测量与解算单元的输入端连接，误差测量与解算单元的输出端连接误差反馈发送单元的输入端，误差反馈发送单元的输出端上接有监测发射天线；控制与配置单元的配置输出端与卫星接收机的配置输入端连接，控制与配置单元的切换控制输出端与天线开关切换单元的切换控制输入端连接。