[发明专利]基于相时延测量的皮秒级精度的卫星干涉时间传递方法

说明书

本发明提供的一种基于相时延测量的皮秒级精度的卫星干涉时间传递方法，通过精密单点定位(PPP)时间传递得到钟差初值；根据卫星坐标，测站坐标、各项修正量和钟差初值，计算理论时延；对观测数据依次进行相关处理和相关后处理，得到干涉群时延结果以及干涉相时延结果；根据干涉群时延结果，解算出模糊度；根据理论时延、干涉相时延结果以及解算出的模糊度，计算两个测站间的最终钟差。本发明中地面测站不主动发射信号，被动接收轨道已知的卫星的任意下行信号，无需解调信号也无需在卫星上搭载原子钟载荷，通过群时延辅助进行干涉相时延测量，利用已知的轨道信息和测站坐标解算站间钟差实现时间传递，精度可达亚皮秒级。

技术领域

本发明属于卫星授时技术领域，具体涉及一种基于相时延测量的皮秒级精度的卫星干涉时间传递方法。

背景技术

目前常用的时间传递技术主要可分为星基系统和陆基系统两大类。星基系统使用卫星开展时间传递，主要使用的有国际导航卫星系统(GNSS)、区域导航卫星系统(RNSS)，其中我国的系统包括有北斗导航卫星系统 (BDS)和中国区域导航试验系统(CAPS)。陆基授时系统又可分为无线电授时和有线授时两种方式，其中无线电授时系统主要包括BPL长波授时系统、BPM短波授时系统以及BPC低频时码授时系统等，有线授时系统主要有NTP互联网授时系统、PSTN公网电话授时系统等，另外新研发的基于光纤链路开展的光纤时间传递也在不断扩展应用。各授时技术的授时精度如下表1所示。

表1各类授时技术的精度对比

对于长基线(百公里-千公里)应用，卫星共视和卫星授时可提供纳秒级别的时间传递精度，这也是国际权度局(BIPM)组织国际时间传递所使用的主要方法。

目前亚纳秒级的时间传递技术主要有基于GNSS的载波共视技术、精密单点定位(PPP)时间传递技术和基于光纤的时间传递技术。基于GNSS 的PPP时间传递和载波共视技术精度可达亚纳秒级别，无法满足皮秒、亚皮秒级别的高精度的时间传递需求。光纤时间传递精度高，但作为一种路基有线技术，必须依赖铺设的光缆，以光缆作为传输介质，应用范围受到局限。目前尚缺少一种适用于短基线(十公里级以内)的亚皮秒级无线时间传递方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于相时延测量的皮秒级精度的卫星干涉时间传递方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供的一种基于相时延测量的皮秒级精度的卫星干涉时间传递方法包括：

获取两个测站共同观测同一卫星的观测数据；

根据GNSS数据，使用PPP解算出钟差初值；

根据卫星坐标，测站坐标、各项修正量和钟差初值，计算理论时延；

对观测数据依次进行相关处理和相关后处理，得到干涉群时延结果以及干涉相时延结果；

根据干涉群时延结果，解算出模糊度；

根据解算出的模糊度、干涉相时延结果以及理论时延，计算两个测站间的最终钟差，实现时间传递。

可选的，理论时延表示为：

其中：Δt′_AB指AB两站的钟差初值，是通过PPP时间传递获得的较低精度的纳秒级钟差产品；c是真空中的光速，d_AS、d_BS指卫星S分别到A、 B站传播距离，指A、B站观测卫星S的对流层时延，指A、 B站观测卫星S的电离层时延，指A、B站观测卫星S的引力时延，指A、B站的系统硬件时延，oth指其它改正。

可选的，对观测数据进行相关处理包括：