[发明专利]一种地表高精度无线时间比对方法

说明书

本发明提供了一种地表高精度无线时间比对方法，综合应用伪码和载波相位测距技术、双向时间比对原理，利用伪码观测量来解决载波整周模糊度的问题，该方法不用单独确定各个时间比对终端的整周模糊度，只要计算双向时间比对过程中载波观测量的相对整周模糊度，比传统导航接收机载波整周模糊度确定方法所需输入条件少，且计算量小，简单可行；本发明有效避免了收发终端载波通道硬件时延相对标校过程中的整周模糊度的计算，进一步提升时间比对的精度。此外，时间比对信号和双向比对数据均利用同一无线信道完成传输，不用额外搭建数据传输链路，有利于实现时间比对系统的小型化，增加系统的应用灵活度。

技术领域

本发明涉及一种无线时间比对方法，该方法适用于地面或距离地面10km内且无遮挡的应用场景。

背景技术

高精度时间基准对国家科技、经济和军事领域的发展起到至关重要的作用，其应用范围涉及到天文学、地球动力学、物理学等基础领域，也涉及到信息传递、电力输配、深空探测、导航定位、武器实验、地震监测、计量测试等工程技术领域。高精度时间基准的传递需要高精度的时间比对方法作为技术支撑，借助高精度的时间比对手段才能把高精度的时间基准传播给用户并实现时间基准的应用价值。

有线时间比对技术由于要铺设电缆，机动灵活性差，应用场景受限。常用的十纳秒量级及以上的高精度无线比对技术有卫星双向时间比对和导航卫星共视技术。但卫星双向时间比对技术需要租用卫星，提前搭建双向数据传输链路，成本较高；导航卫星共视技术也需要搭建数据交换链路，需要依托有线网络或其他无线通信设备，系统灵活性降低或复杂性提高。也有研究机构利用微波链路建立地面的无线时间比对系统，实现几个纳秒量级的时间比对，但受限于伪码观测量本身的精度，时间比对结果的波动较大，峰峰值接近十纳秒量级，对稳定性要求较高的用户来说，该方法存在一定的不足。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供的时间比对方法利用无线网络进行时间比对信号和数据的收发，通过双向时间比对原理抵消空间链路延迟的影响，利用伪码观测量来解算载波整周模糊度，最终利用载波相位观测量来计算两地钟差，时间比对的稳定性达到十皮秒量级，准确度在纳秒量级。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

1)把时间比对主站A和时间比对从站B的无线时间比对终端进行零基线收发通道硬件时延相对校准；生成4路相位一致的时频基准信号，两路接入A站和B站的时间比对终端，另外两路接入时间间隔计数器进行时差测量；按照设定时长采集两个终端的伪码、载波观测量和时间间隔计数器的测量数据；

2)利用两个终端的伪码观测量和时间间隔计数器数据计算伪码通道的相对硬件延迟及其平均值

3)利用两个终端的载波观测量和时间间隔计数器数据计算载波通道的相对硬件延迟及其平均值

4)把两个无线时间比对终端分别安装于A、B两站，各自接入A、B两站的时频基准信号；两站的无线时间比对终端在各自时频基准的控制下，向对方发送时间比对信号；两站的无线时间比对终端接收到对方信号后均产生伪码和载波观测值，并把本地产生的观测数据随时间比对信号发送给对方站；B站终端采集本站生成的伪码观测量P_B和A站发送过来的伪码观测量P_A，同时采集本站生成的载波观测量φ_B和A站发送过来的载波观测量φ_A；

5)在无线时间比对链路的两个终端跟踪环路稳定后，利用下一秒t₀时刻的伪码观测数据计算两站在该时刻的钟差σ(t₀)；

6)确定两站双向时间比对载波观测量的相对整周模糊度N-N；

A B

7)在A、B两站时间比对终端不失锁的前提下，利用步骤6)的相对整周模糊度计算结果和步骤4)采集的载波观测数据，计算两站实时双向时间比对的钟差σt_B-A。