[发明专利]基于GNSS的国家标准时间亚纳秒级授时方法

说明书

本发明提供了一种基于GNSS的国家标准时间亚纳秒级授时方法，服务端基于iGMAS和IGS跟踪网络产生的GNSS观测数据，生成GNSS精密卫星钟差产品、精密卫星轨道产品或精密共视数据，而且参考钟设置为我国标准时间UTC(NTSC)；所述的GNSS精密卫星钟差产品、精密卫星轨道产品或精密共视数据通过通信网络传播；用户端接收后与GNSS观测数据一起解算UTC(NTSC)与本地钟的钟差，从而实现授时，且授时内容为我国标准时间UTC(NTSC)。本发明能够直接获取国家标准时间UTC(NTSC)，增加了授时可靠性，将授时精度从十数纳秒提高到亚纳秒级。

技术领域

本发明涉及一种高精度授时方法，特别涉及一种亚纳秒级授时方法。

背景技术

确定、保持某种时间尺度，通过一定方式把代表这种尺度的时间信息传送出去，供应用者使用，这一整套工作在中国称为授时，在其他国家称为时间服务。授时服务为用户提供三种基本信息：一是日期和一天中的时刻，它告诉人们某事发生于何时；二是精密时间间隔，它告诉人们事件发生经历“多长”的时间；三是标准频率，它标注某些事件法的速率。随着人类社会的发展和科学技术的进步，授时技术取得了重大进展。授时服务已经称为国计民生中不可或缺的公益工程，它甚至攸关国家安全。

目前，大多数授时方法都以某种类型的无线电发播为基础。根据授时手段的不同分为短波授时、长波授时、电视授时、互联网授时、电话授时和卫星授时等。各种授时技术的精度如表1所示。其中，卫星授时，信号覆盖范围大，传送精度高，传播衰减小，是目前被广泛采用的高精度授时方法。

表1各种授时技术的精度比较

高精度的卫星授时依赖于GNSS高精度的空间基准和时间基准，包括高精度的卫星星历和GNSS系统时间，所以也称为GNSS授时。同时，授时精度还受卫星信号和传播过程影响，包括信号强度影响、对流层和电离层实验影响以及接收机信号处理时延影响等。GNSS授时的基本原理为，在GNSS卫星上载有原子钟，地面上的用户可接收发自GNSS卫星的时间服务信号来校正本地时钟，使之与GNSS时钟同步，完成授时过程。

由于GNSS本身的特点，GNSS授时存在一定的不足。首先，GNSS授时是通过求解用户位置坐标和用户相对GNSS系统时间的时间差，进而修正用户时钟实现与GNSS系统时间的同步。也就是说，GNSS授时基于各导航系统所保持的系统时间，如GPST。而我国的标准时间是中国科学院国家授时中心产生、保持并发布的UTC(NTSC)，其100天稳定度可达10^-16，远优于GNSS系统时间。如果基于国家标准时间UTC(NTSC)授时，可以较大程度的改善GNSS授时的稳定度，同时对完善我国授时体系有重要意义。其次，目前的卫星授时精度为10～40ns，无法满足深空探测、物联网、科学实验等领域对时间提出的更高精度的需求。最后，由于导航卫星离地面20000～30000km，卫星信号非常微弱，极容易受到各种恶意干扰，进而影响授时的可靠性。尤其是基于某一种导航系统授时，授时可靠性较低。因此，建立一种高精度，高可靠性且可完善我国标准时间的授时方法是十分迫切的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于GNSS的国家标准时间亚纳秒级授时方法，利用该方法能够直接获取国家标准时间UTC(NTSC)，完善了我国标准时间授时体系；并且，该方法采用多GNSS备份，利用PPP和精密共视等多种技术手段，一方面增加了授时可靠性，另一方面将授时精度从十数纳秒提高到亚纳秒级。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)服务端基于iGMAS和IGS跟踪网络产生的GNSS观测数据，生成GNSS精密卫星钟差产品、精密卫星轨道产品或精密共视数据，而且参考钟设置为我国标准时间UTC(NTSC)；

(2)所述的GNSS精密卫星钟差产品、精密卫星轨道产品或精密共视数据通过通信网络传播；