[发明专利]一种嵌入式远距离实时GPS共视时间比对的方法

说明书

本发明公开了面向基于远距离GPS共视时间比对的技术需求，提出了一种嵌入式远距离实时GPS共视时间比对的方法，该方法基于FPGA原型的板卡，将GPS共视时间比对算法嵌入到DSP上，实现实时时间比对处理，主要完成的任务包含GPS共视与单机协同，在不增加运算复杂度和空间复杂度的前提下，能够保证钟差结果的稳定输出，实现了上千公里的站间时间同步问题。

技术领域

本发明涉及卫星定位导航中的时间传递技术，尤其涉及嵌入式远距离实时GPS共视时间比对方面。

背景技术

时间统一作为空间载体/分布式应用系统协同工作，高精度相对测量作为时间统一的基本条件，是现代国防高精度测量和全球一体化的重要研究内容，影响着航天、通信、交通、高速数字网同步等领域，如何实现大尺度范围内不同节点的实时时间同步，是现代时间基准统一和时间维持的重要保障。

GPS共视时间比对作为时间基准统一的重要技术，建设的成本低，实现方法简单，同时随着GNSS导航系统的完善，可用于共视观测卫星越来越多，同时GNSS共视具备连续实时性特征，对于实现远距离实时时间同步具有无可比拟的优势。同时随着现在授时终端的模块化，利用多模多频板卡能够自主、方便地开发出各种满足特定需求的导航导航应用系统。将板卡与计算机、通讯技术相结合，开发能够实时GPS共视时间比对算法。

发明内容

本发明的目的是为了解决嵌入式远距离实时GPS共视时间比对问题，目的在于解决相距几千公里的不同站间能够完成实时时间同步的问题。

本发明采用的技术方案为：

嵌入式远距离实时GPS共视时间比对方法，是基于FPGA原型的板卡，整个系统核心器件是DSP和FPGA；GPS共视时间比对部分是嵌入到DSP上，实现实时时间比对处理，主要完成任务包含GPS共视与单机协同，在不增加运算复杂度和空间复杂度的前提下，保证钟差结果的稳定输出，包括以下步骤：

(1)实时数据解析：接收GPS实时数据流，对不同测站的数据进行解析得到原始观测数据和电文数据，同时进行分类存储；

(2)数据预处理：对原始观测数据进行粗差剔除、周跳探测及修复和伪距平滑处理，得到高精度的平滑伪距值；

(3)单站钟差计算：根据高精度的平滑伪距值和电文数据，计算卫星位置和站星距离，同时对站星距进行误差项的改正，利用滤波的方式求解得到单站钟差；

(4)站间钟差求解：对不同站间的钟差数据进行交换，利用多星加权方法计算得到站间钟差结果。

其中，步骤(1)实时数据解析包括以下步骤：

(a)根据测站观测的GPS实时数据流，首先解析测站编号标识；

(b)根据测站编号标识，分离和提取各个测站的原始观测数据和电文数据，并进行分类存储。

其中，其特征是步骤(2)数据预处理包括以下步骤：

(a)采用中值滤波和卡方检验的方法剔除原始观测数据中不好的数据；

(b)采用无几何距离和M-W组合来探测粗差剔除后的原始观测数据中包含的周跳，同时对周跳进行标识和修复；

(c)利用载波相位观测值对周跳探测及修复后的原始观测数据的伪距观测值进行平滑，得到高精度的平滑伪距值。

其中，步骤(3)单站钟差计算包括以下步骤：

(a)根据电文数据计算得到卫星的位置，根据卫星的位置、已知的测站坐标和平滑伪距值计算得到站星距；

(b)对站星距进行测站电离层、对流层、天线相位中心、地球自转以及DCB误差项的改正；