[发明专利]一种实现透明转发卫星授时的方法和系统

说明书

本发明提供了一种实现透明转发卫星授时的方法和系统，在地面获得卫星的双行数据，解算卫星的预报位置信息，获得1PPS时间信号的传播时延，将该时延和卫星预报位置发射给卫星，同时接收经卫星转发的本站发射信号，获得时频传递收发时延信息；获取接收信号码与载波相位的偏离值，对产生的时频播发信号载波进行调整，使信号在到达卫星转发载荷发射天线时，伪码与载波的相位保持一致；采用同时刻的载波相位测距信息和从解调电文获得的卫星位置信息建立观测方程，计算信号发射时间补偿参数；位置已知的用户接收卫星播发的授时信号，根据信号发射时间补偿参数获得授时结果。本发明降低了对卫星的要求，极大缩减了实现卫星授时的成本。

技术领域

本发明涉及卫星授时领域，尤其是一种高精度授时的技术。

背景技术

GPS、BDS、GLONASS(Global Navigation satellite system，GLONASS)及Gaileo系统是当前国际上已向全球提供导航、定位、授时服务的四大卫星导航系统。这些已 建成的卫星导航系统，在星上都放置有高性能的星载原子钟，导航信号在卫星上产生， 对卫星有很高的研制要求；同时，需要建设大量卫星跟踪站，获得卫星的精确位置， 将卫星位置编辑成星历播发给用户；导航信号由卫星直接播发给用户，用户接收不少 于4颗卫星的信号，通过解调解算实现导航、定位、授时。

2017年，中国科学院国家授时中心建成转发式卫星导航试验系统，该系统通过地球同步轨道(GEO)卫星或倾斜轨道同步(IGSO)卫星上的转发载荷对地面产生导航 信号的转发实现导航信号的播发，不需要发射专用导航卫星，卫星上不需要高性能星 载原子钟，降低了系统对卫星的要求。其实现导航、定位、授时的原理与上述卫星导 航系统类似，需要建设大量卫星跟踪站，获得卫星的精确位置，将卫星位置编辑成星 历播发给用户，用户接收不少于4颗卫星的信号，通过解调解算实现导航、定位、授 时。此外，由于卫星转发破坏了导航信号载波相位的连续及码和载波相位的一致性， 只能采用伪码观测量进行导航、定位、授时，实现米级定位和百纳秒的授时。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种实现透明转发卫星授时的方法，采用具有转发载荷的卫星，降低了对卫星的要求；基于信号转发的特点，采用卫星双行数 据提供卫星位置信息，极大缩减了实现卫星授时的成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实现透明转发卫星授时的方法， 包括以下步骤：

(1)在地面获得卫星的双行数据，解算卫星的预报位置信息，结合时频微波信号收发时延信息，获得1PPS时间信号从基准源输出端口到卫星的传播时延，将该时延 和卫星预报位置以系统要求格式编制成电文；

(2)将电文信息以与时频基准同步的要求进行调制，变频、放大后发射给卫星， 同时接收经卫星转发的本站发射信号，获得时频传递收发时延信息；

(3)根据时频传递收发时延信息获取接收信号码与载波相位的偏离值，并依据该偏离值对产生的时频播发信号载波进行调整，使信号在到达卫星转发载荷发射天线时， 伪码与载波的相位保持一致；

(4)采用同时刻的载波相位测距信息和从解调电文获得的卫星位置信息建立观测方程，计算信号发射时间补偿参数；位置已知的用户接收卫星播发的授时信号，对接 收信号进行捕获、跟踪，获得测量伪距，根据信号发射时间补偿参数获得授时结果。

所述的信号发射时间补偿参数ρ_loop为载波相位测距信息，(x_g,y_g,z_g)时频信号收发地面站的地址，(x_s,y_s,z_s)为从解调电文获得的卫星位置信息，τ_rd为地面收发时频信号的接收设备时延。

本发明还提供实现上述方法的一种实现透明转发卫星授时的系统，包括地面时频基准、时频信号收发地面站、卫星信号数据处理中心和具有透明转发载荷的卫星。