[发明专利]一种GNSS时间频率传递接收机及接收方法

说明书

本发明公开了一种GNSS时间频率传递接收机及接收方法，属于卫星导航系统接收机时间比对研究领域。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。多系统融合共视时间比对方法统一了现有的几种定位系统的时间和空间坐标；计算GNSS卫星的位置参数；进而计算出时间差值，最后对时间比对结果进行卡尔曼滤波和RTS事后处理。

技术领域

本发明涉及一种GNSS接收机及多系统融合共视时间比对方法，属于卫星导航系统接收机时间比对研究领域。

背景技术

在定位导航精度不断提高的背景下，高精度的时间同步已经成为各个GNSS卫星定位导航系统中的关键技术，是定位导航精度的重要保证。时间比对算法是实现时间同步技术的关键，是确定不同地面接收机时间差的重要方法。目前现有的时间比对算法包括共视法时间比对，全视法时间比对，载波相位法时间比对等算法。Allan和Weiss等人提出共视时间比对算法；Jung与Petit提出了全视时间比对算法。全视法时间比对需要多个接收机同时观测多颗卫星，这同样对接收机和比对算法有较高要求；载波相位法虽然精度较高，但观测器材的成本也相对较高，且算法复杂，不易实现。

发明内容

本发明的目的是这样实现的：

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。

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。

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