[发明专利]一种基于伪距辅助载波相位的北斗共视时间传递的方法

说明书

技术领域

本发明属于高精度时间同步技术领域，具体涉及一种基于伪距辅助载波相位的北斗共视时间传递的方法。

背景技术

高精度时间已成为现代技术发展不可或缺的必要条件，精密时间在国民经济和国防建设中具有基础性作用，已经成为国家重要的战略参数和资源。随着科技的发展，高精度的时间频率应用范围也越来越广泛，从基础的电力、电信、金融证劵，到各种工程技术，再到现代的空间高技术领域等各个方面。尤其是基于时间的测量，实现距离、位置和速度测定的卫星导航系统，更需要高稳定频率源、精确的时间测量和高精度时间同步。时间频率技术的发展使得卫星导航系统定位得以实现，同时卫星导航系统又推动了远距离高精度时间传递技术的发展及时间同步精度的提高。量子频标精度的提高对现有的远距离时间传递也提出了更高的要求。当前光学原子钟的频率不确定度已经达到了10^-18量级，用它作为时间基准是未来发展的必然趋势，而随着时间基准的发展现有的时间传递技术其弱点逐渐凸显，因此进行更高精度的时间传递技术的研究是适应未来远程时间比对的客观要求。

在现有的远距离无线时间传递技术中，传递精度较高的方法主要是GPS共视、GPS全视、卫星双向时间比对(TWSTFT)、GPS PPP技术、载波相位法(CP)等。这些方法各有优劣，适用于各种对时间传递精度要求不同的场合。

GPS共视法是以GPS卫星钟时间作为公共参考源，相距遥远的两个时间实验室同步观测相同的卫星，测定实验室时间与卫星钟时间之差，通过比较两实验室的观测结果，来确定两实验室时间的相对偏差。

优点：时间比对结果可完全消除星钟误差的影响，设备便宜、使用费用 低、操作简单、可连续运行。

缺点：只适合短基线进行时间传递，时间传递精度低，精度为5-8ns。

GPS全视法是异地观测站分别独立地观测多颗卫星，使用IGS提供的事后精密轨道和精密钟差计算本地时间与IGST之间的时差，然后交换资料，即可获得两地之间的时间偏差。

优点：长基线情况下，全视法可以消除共视法人为网络限制，有事后IGS精密轨道和精密钟差参与，时间比对的精度比共视方法高。

缺点：基于伪距进行的时间比对，精度提高不明显，且需要IGS事后修正，不能实时进行时间比对。

GPS PPP精密单点定位是GNSS AV的自然延伸，GNSS PPP是利用精密星历和精密钟差文件，使用无电离层影响的载波相位和伪距组合观测值，对测站位置、接收机钟差、对流层延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计。

优点：时间比对精度高，可达到亚ns量级。

缺点：需要精密星历和精密钟差文件，不能实时进行时间比对，且需要解算相位模糊度，算法复杂。

卫星双向时间比对(TWSTFT)是精度最高的远程时间传递方法，由于其传递路径对称，链路上的传播延迟对流层可完全抵消，电离层时延在KU波段可以基本抵消，卫星转发器时延也可完全对消。

优点：链路的传播时延几乎完全抵消，时间传递精度比测码伪距共视的精度高一个量级，可达到亚ns量级。

缺点：需要租用卫星，链路复杂，用户建设费用较高。

载波相位法(CP)是利用载波相位测量数据进行时间比对，载波相位的测量精度可以达到毫米级，远高于伪距的测量精度，因此进行时间比对的精度较高。

优点：不受距离限制，时间比对精度高，可达到亚ns量级。

缺点：需要解算相位模糊度和周跳探测，模糊度解算和周跳探测算法复杂，解算的精度直接影响时间比对的精度。

远程高精度时间比对的方法各有优缺点，适合与不同的场合，有的比对方法精度很高，但不适合实时比对、比对设施或比对算法较复杂，有的比对方法设备简单，可进行实时时间比对，但时间传递的精度较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有远程时间同步技术存在的缺陷和不足，提供一种基于伪距辅助载波相位的北斗共视时间传递的方法，本方法既可实现实时时间同步，又可实现高精度的时间传输。