[发明专利]一种基于北斗GEO导航卫星的精密共视时间频率传递方法

说明书

本发明提供了一种基于北斗GEO导航卫星的精密共视时间频率传递方法，参与时间频率传递的两观测站使用接收机接驳待测原子钟，记录接收机采集的数据；提取两观测站能够同时观测的任一颗北斗GEO卫星观测数据，对该观测数据进行预处理，根据事先测定的观测站坐标和获得的星历计算星地距离并修正误差源的影响；根据观测方程解算两站接收机的组合电离层时延；从组合载波观测值中扣除组合电离层时延，获得初步钟差结果；对初步钟差结果进行历元间差分，获得两观测站的频率传递结果，进而获得时间传递结果。本发明提高了时间同步精度，减少了计算次数，无相位缠绕的影响。

技术领域

本发明涉及一种远距离高精度时间频率传递方法。

背景技术

目前BIPM(Bureau International des Poids et Mesures，国际权度局)主要使用的远距离高精度时间频率传递方法主要有GNSS(Global Navigation SatelliteSystem，全球卫星导航系统)单向，GNSS CV(Common View time transfer，共视时间传递)、GNSS AV(All in View time transfer，全视时间传递)，TW(TWSTFT，Two Way SatelliteTime and Frequency Transfer，卫星双向时间频率传递)，PPP(Time and frequencytransfer using the Precise Point Positioning method，精密单点定位时间频率传递)等技术，以及由此衍生的技术，如卫星双向技术联合PPP技术的TWPPP。

GNSS单向，包括GLN(GLONASS，俄国全球导航卫星系统)、GPS(Global PositioningSystem，美国全球导航卫星系统)，BD(北斗卫星导航系统)可以实现的A类不确定度为十纳秒级别。只有使用GPS P码(精码)才可以实现纳秒级别的A类不确定度，但是GPS精码未向普通民众开放。

GNSS CV通过两个测站同时观测同一颗卫星，完全消除卫星钟影响，部分消除卫星轨道和路径时延影响，从而实现时间频率传递。由于CV在长基线低俯仰角时时间频率传递精度会降低，BIPM又引入AV方法。AV方法中，各站使用其观测到的所有卫星数据，通过IGS提供的卫星钟差产品消除钟差影响，进而实现时间频率传递。该方法在长基线(>2000km)时间频率传递时效果优于CV，但是其精度受引入的IGS星钟产品精度影响。GNSS CV和AV在使用C/A码时，A类不确定度为3～5纳秒；仅在使用P3码(双频码进行线性的无电离层组合所获得组合码)才可以实现亚纳秒级(0.7纳秒)的时间传递精度。

GPS PPP方法使用载波观测数据和IGS提供的精密产品实现定位、授时以及时间频率传递。其A类不确定度可达0.3纳秒，但是B类不确定度为5纳秒。TW采用互发互收方式，通过链路对称来消除路径上的时延，其A类不确定度可达0.6～1纳秒，B类不确定度可达1纳秒。通过联合使用GPS PPP和TW技术，可以实现A类不确定度0.3纳秒、B类不确定度1纳秒的高精度时间频率传递。目前BIPM进行远距离链路间比对时主要采用的是TWPPP技术。但是不同于基于GNSS的技术(单向、CV、AV、PPP)，TW技术需要租用卫星转发器，且要求参与比对的测站均具有发射和接收卫星信号的能力，地面设备复杂昂贵。基于GNSS技术的时间传递方法只需要配备高精度的地面GNSS接收机即可。