[发明专利]一种基于三频模式的高精度星地时间比对方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于三频模式的高精度星地时间比对方法及系统，地面站和航天器双向发射微波测距信号，获得f₁频点和f₂频点的下行观测伪距，以及f₃频点的上行观测伪距；将f₁频点下行伪距和f₃频点上行伪距配对组成双向单程测量伪距组合，计算获得地面站和空间航天器时频设备之间的星地双向相对钟差；将f₁频点下行伪距和f₂频点下行伪距配对组成双下行测量伪距组合，利用三频模式下的对流层和电离层延迟模型计算双向时间同步过程中产生的大气时延误差，然后扣除误差影响，完成星地时间同步。本发明通过双向测量方法实现空间航天器与地面站之间的高精度时间比对，最终实现ps量级的星地时间比对精度。

技术领域

本发明属于空间时频传递技术领域，涉及一种星地双向时间比对系统和方法。

背景技术

目前常用的远距离时间传递方法包括了激光时间比对、双向时间比对、共视法等，受限于原子钟精度和硬件水平，精度最高只能达到亚ns量级，这使得高精度时频基准在空间科学中的广泛应用受到限制。利用地球空间微重力和低干扰等环境优势在空间航天器搭载运行不同特性的超高精度原子钟或原子钟组，能够实现较地面精度高一个量级以上的时间频率信号源，并在空间建立稳定度和不确定度优于1E-16量级的空间高精密时间频率产生和运行系统(简称空间精密时频基准)。空间精密时频基准建成后，首要的任务是对其时频性能进行准确的评估，然后可以进一步利用其实现高精度时间传递，从而满足空间各类航天器及地面用户的高精度时间需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高精度星地时间比对系统，基于微波链路三频模式，通过双向测量方法实现空间航天器与地面站之间的高精度时间比对，最终实现ps量级的星地时间比对精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于三频模式的高精度星地时间比对方法，包括以下步骤：

步骤1，航天器向地面站发射f₁频点和f₂频点的微波测距信号，地面站向航天器发射f₃频点的微波测距信号，获得f₁频点和f₂频点的下行观测伪距，以及f₃频点的上行观测伪距；

步骤2，将f₁频点下行伪距和f₃频点上行伪距配对组成双向单程测量伪距组合，计算获得地面站和空间航天器时频设备之间的星地双向相对钟差；

步骤3，将f₁频点下行伪距和f₂频点下行伪距配对组成双下行测量伪距组合，利用三频模式下的对流层和电离层延迟模型计算双向时间同步过程中产生的大气时延误差，然后扣除星地双向相对钟差，完成星地时间同步。

所述的双向单程测量伪距组合为地面站和航天器同时相互收或发的两个单向测量的组合，所述的双下行测量伪距组合为地面站同时收的两个不同频点单下行测量的组合。

所述的双向单程测量伪距和双下行测量伪距的组合表达为：