[发明专利]一种用于确定时间基准的方法、系统和介质

说明书

本发明提供一种用于确定时间基准的方法、系统和介质。所述方法不以自由纸面时作为确定所述时间基准的依据，所述方法具体包括：步骤S1、获取来自守时实验室的第一时间基准与原子钟钟面读数之间的时差；步骤S2、基于所述时差，针对不同类型的所述原子钟，在每个时间间隔分别选取频差的最优观测间隔，以通过预测得到与所述第一时间基准同步的第一时间尺度；步骤S3、利用驾驭算法，基于所述第一时间尺度来确定与所述第一时间基准同步且偏差低于第一阈值的第二时间尺度；以及步骤S4、为所述第二时间尺度分配权重，以确定用于全球导航卫星系统的第二时间基准。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其是涉及一种用于确定时间基准的方法、系统和介质。

背景技术

一、建立时间基准

协调世界时(Coordinated Universal Time，UTC)是国际上的时间基准，由国际计量局计算并每月发布一次。守时实验室和全球导航卫星系统(global navigationsatellite system，GNSS)都需要建立时间基准。守时实验室的时间基准记为UTC(k)，其中k为实验室代号。例如，中国国家授时中心(NTSC)建立和保持UTC(NTSC)；美国海军天文台(USNO)建立和保持UTC(USNO)。按照国际电信联盟(The InternationalTelecommunication Union，ITU)的要求，[UTC-UTC(k)]的偏差要求保持在一百纳秒以内。GNSS的时间基准记为GNSST(GNSS Time)。例如，美国GPS的时间基准记为GPST(GPS Time)；中国北斗卫星导航系统(Beidou System，BDS)的时间基准记为BDT(Beidou Time)。GNSST一般溯源至某个UTC(k)，[UTC(k)-GNSST]一般保持在几十纳秒甚至更小的量级(除有特殊说明，否则下文均指模一秒的偏差)。GNSST的性能将直接影响GNSS导航、定位、授时的性能。

传统建立GNSST的方法，首先是综合钟组内所有的原子钟，建立一个自由纸面时；然后，将该自由纸面时溯源至某个UTC(k)，即使用该UTC(k)驾驭该自由纸面时，得到GNSST。以建立GPST为例，首先是综合GPS地面和卫星上的原子钟，采用某种时间尺度算法(例如，Kalman滤波器算法)，建立了一个自由纸面时；然后，采用UTC(USNO)驾驭该自由纸面时来得到GPST，以确保[UTC(USNO)-GPST]保持在一定范围内。建立BDT也采用了类似的两个步骤。目前的BDT为纸面时间，它是BDS导航、定位、授时的时间基准；如果是要指明其物理信号，一般的文档中都会强调BDT的物理信号。BDT的物理信号是某一台原子钟使用相位微跃计经过(时间、频率等)调整后的信号，即采用BDT驾驭某一台钟，产生BDT的物理信号，确保BDT的物理信号和BDT保持在一定范围内。

二、现有技术的基本原理

时间尺度算法的目的是综合钟组内的原子钟，建立一个更稳定更可靠的自由纸面时，其形式上包括加权平均算法和一系列的Kalman滤波器算法。任何加权平均形式的时间尺度都可以化简，最终由时间尺度基本方程(Basic Time Scale Equations，BTSE)来表达。实际上，采用Kalman滤波器形式建立的时间尺度，包括GPS的自由纸面时，最终都可以化简并以BTSE的形式来表示。因此，一系列的Kalman滤波器算法，本质上也是加权平均算法。时间尺度算法中的核心算法为权重算法和预测算法，分别用于确定权重和预测值。自由纸面时TA通过BTSE表示为：