[发明专利]一种GNSS时间频率传递接收机及接收方法

权利要求书

1.一种GNSS时间频率传递接收机，包括天线单元、时频单元、射频单元、信号处理单元和监控单元，其特征在于：时频单元产生射频单元和信号处理单元所需要的时频信号，同时输出PPS信号；射频单元把经过天线单元处理的射频信号进行分离，经下变频及低噪声放大、AGC控制后，为信号处理单元提供中频信号；信号接收处理单元完成导航信号的采样、捕获、跟踪、导航电文解调、伪距测量并上报各种观测量；监控单元对观测数据进行传输和对各单元下发控制指令。

2.根据权利要求1所述的一种GNSS时间频率传递接收机，其特征在于，信号处理单元包括信号捕获模块、通道跟踪模块和信息处理模块；信号捕获模块接收用户配置参数；跟踪通道组包含伪码发生器、载波NCO、码NCO和累加器；信息处理模块的工作过程包含以下步骤：

步骤一 分别通过GPS定位系统、COMPASS定位系统、Galileo定位系统和GLONASS定位系统观测各自系统内的卫星，各获得一组时间比对数据；

步骤二 统一时间系统，包括GPS定位系统与COMPASS定位系统时间转换、GPS定位系统与Galileo定位系统时间转换、GPS定位系统与GLONASS定位系统时间转换；

步骤三 对步骤二得到的统一后的时间数据进行解码和预处理获得GNSS卫星轨道位置，并对获得的GNSS卫星位置坐标进行地球自转效应修正；

步骤四 统一空间系统；

步骤五 根据统一的空间系统，计算GNSS卫星与两个GNSS接收机的几何距离；计算卫星与接收机然后计算信号传播过程中的对流层时延；将这些参数代入到由伪距观测方程推导出的地面接收机时间差观测方程中，进而计算出时间差值；

步骤六 对时间比对结果进行Kalman滤波和RTS事后处理。

3.根据权利要求2所述的一种GNSS时间频率传递接收机，其特征在于，步骤二中所述的GPS定位系统与COMPASS定位系统时间转换过程为：

COMPASS定位系统和GPS定位系统时间的换算公式为：

t_GPS＝t_COM-Δt_COM,GPS

Δt_COM,GPS＝A_0GPS+A_1GPS×t_COM

式中，t_COM为指定用户计算的COMPASS时间，A_0GPS是COMPASS相对于GPS定位系统时间的钟差，A_1GPS是COMPASS定位系统相对于GPS定位系统时间的钟速，取周内秒计数部分；

步骤二中所述的GPS定位系统与Galileo定位系统时间转换过程为：

Galileo导航电文给出Galileo系统时间与GPS时间之间实现转换所需的A_0G、A_1G、t_oG、WN_oG四个参数，其中，t_oG、WN_oG指出这套参数的参考时间，A_0G、A_1G为关于GGTO的一线性模型中的两个系数；给定一个GPS时间t_GPS及其所属的星期数WN_GPS，得此时的Galileo/GPS系统时间偏差Δt_GAL,GPS为：

Δt_GAL,GPS＝A_0G+A_1G(t_GPS-t_oG+604800|WN_GPS-WN_0G|₆₄)[s]

式中，偏差Δt_GAL,GPS定义为相同时刻的Galileo系统时间t_GAL减去GPS时间t_GPS，即

t_GPS＝t_GAL-Δt_GAL,GPS

|i|₆₄代表i对64的模；GGTO的准确度2σ预计为5ns，Δt_GAL,GPS作为一个未知量在Galileo/GPS联合定位、定时计算中；

步骤二中所述的GPS定位系统与GLONASS定位系统时间转换过程为：

GLONASS-M型卫星在其播发的每一帧导航电文的第5串中提供GLONASS时间t_GLO相对于GPS时间t_GPS的秒内偏差值τ_GPS；GPS NAV电文提供t_GPS与UTC之间由跳秒引入的整数秒差异值Δt_LS；再加上考虑t_GLO相对于UTC的3小时差异，得如下t_GLO和t_GPS之间的转换关系式：

t_GLO＝(t_GPS-Δt_LS)-τ_GPS+3×3600[s]

GPS和GLONASS两系统时间之间的秒内偏差值τ_GPS从GLONASS导航电文中解调获得。