[发明专利]一种消除多卫星导航系统载波相位时间传递天跳变的方法

说明书

本发明提供了一种消除多卫星导航系统载波相位时间传递天跳变的方法，从IGSMGEX数据中心下载分析中心提供的精密轨道、精密钟差和地球自转参数文件；从各时间实验室获取包括伪距和载波相位观测值的RINEX格式的天文件；利用伪距和载波相位观测值以双频消电离层的处理模式形成观测方程；一旦发生周跳，在对应的历元增加一个新的未知数，标记该未知数为模糊度参数，在数据预处理后，开始进行误差修正。本发明能够获取连续完整的时间传递结果，减小比对链路的不确定度，改善短期比对链路的稳定度，从而提高本地时间的准确度。

技术领域

本发明是一种消除载波相位时间传递天跳变的方法，涉及时间频率领域。

背景技术

从2009年起，利用GPS载波相位方法获得的远程实验室钟的比对结果纳入协调世界时的计算体系以来，目前已经有超过40％的时间实验室加入到GPS PPP的比对网中。GPS载波相位时间传递方法的优势在于载波相位观测值的噪声仅为码伪距观测值噪声的1/100，相比于仅用码伪距观测值的共视/全视方法，组合两种类型观测值参与计算能够实现亚纳秒量级的比对精度。然而，随着研究的深入，载波相位时间传递方法中固有的天跳变现象成为亟待解决的问题。这种阶跃现象出现在跨天的时刻，放大了时间传递链路的噪声，淹没了原子钟的真实性能，不利于及时发现本地钟的异常，从而影响本地时间的快速形成。这种现象不仅存在于GPS系统,还存在于多GNSS系统中。GLONASS的比对结果已经参与到协调世界时计算，随着多卫星导航系统的逐渐成熟，Galileo和BDS时间比对的结果也会纳入世界时计算。解决天跳变问题是多卫星导航系统参与时间比对的前提。部分学者从测站温度、天线电缆和接收机等角度分析了相关因素和天跳变的关系，还有部分学者从构建单差模式的观测方程和构建原子钟的三状态滤波方程角度削弱天跳变，但是都无法完全消除天跳变。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种消除多系统载波相位时间传递天跳变的方法，能够完全消除单卫星导航系统或多卫星导航系统载波相位时间传递中的天跳变现象，在较短的时间内发现原子钟的异常，更加频繁地将本地原子钟驾驭到远程原子钟，较快地实现高精度时间同步，加速综合时间尺度的实现。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1，从IGS MGEX数据中心下载分析中心提供的精密轨道、精密钟差和地球自转参数文件；

步骤2，从各时间实验室获取包括伪距和载波相位观测值的RINEX格式的天文件；

步骤3，利用伪距和载波相位观测值以双频消电离层的处理模式形成观测方程

其中，指载波相位观测值，S指导航卫星，i指频率；P_i^S指伪距观测值，指卫星和地面的几何距离，c指光速，δt_r指接收机鈡差，指卫星鈡差，N_i^S指卫星模糊度，Tro_i指对流层时延，指载波相位观测值以及未能模型化的噪声，指伪距观测值以及未能模型化的噪声；

步骤4，剔除步骤2中天文件观测值的粗差；一旦发生周跳，在对应的历元增加一个新的未知数，标记该未知数为模糊度参数，在数据预处理后，开始进行误差修正；对流层干时延采用萨斯塔莫宁模型进行改正，湿延迟采用参数估计；Sagnac效应通过测站和卫星的地固系坐标进行改正；天线相位缠绕和天线相位中心改正采用IGS官网上公布的igs14.atx文件进行修正；

四系统观测方程其中，G、C、E、R分别表示GPS、BDS、Galileo、GLONASS卫星导航系统，ISB^C、ISB^E、ISB^R表示BDS、Galileo、GLONASS卫星导航系统与GPS卫星导航系统的偏差；