[发明专利]基于北斗星基增强和精密星历服务的高精度时间溯源方法

说明书

本申请涉及一种基于北斗星基增强和精密星历服务的高精度时间溯源方法。所述方法包括：通过获取双模态的GNSS观测值、广播星历、精密星历改正数据和星基增强改正数据，并根据对估计方差进行判断后采用相应方法计算钟差从而对本地时间进行调整，使得本地时间与系统时间进行溯源。采用本方法溯源时间更快，精度更高以适用于要求更高的精密时间频率系统中。

技术领域

本申请涉及时间溯源技术领域，特别是涉及一种基于北斗星基增强和精密星历服务的高精度时间溯源方法。

背景技术

时间频率系统是促进国民经济和国防建设发展的重要战略资源，在国防军事、交通电力、金融证券等关键领域，均需要国家标准时间提供支撑，建设统一而稳定的时间频率系统符合国家发展的战略需要。由于时频设备的送检与校准工作难度增大，并且设备运输途中容易造成损坏，因此研究高精度远程时间频率溯源技术成为军事计量研究领域的重要课题。

基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)的时间溯源技术具备高精度、全天候、全覆盖等优点，是现阶段远程时间溯源的主要手段。目前我国国家时间频率计量标准装置的远程溯源主要依靠北斗二号卫星导航系统，该系统由5颗地球溯源轨道卫星、5颗倾斜地球溯源轨道卫星和4颗中轨道地球卫星组成。受卫星数量限制，北斗二号系统基本满足我国及周边地区的导航定位与授时服务，基本服务授时精度约为50纳秒。随着卫星导航系统建设步伐不断加快，我国于2020年7月建成覆盖全球的北斗三号卫星导航系统。与北斗二号系统相比，北斗三号在卫星数量、信号调制、服务类型等方面全面升级，基本服务授时精度可以达到10-20纳秒，并且在基本导航服务的基础上，还进一步提供星基增强、精密星历等亚米级高精度定位服务，新频率、新体制的北斗导航信号和北斗新服务在授时与远程时间溯源方面的潜力亟待开发研究。

近年来，基于精密星历服务的精密单点定位(Precision Point Positioning，PPP)技术成为时频计量领域的研究热点，该技术使用伪距和高精度的载波相位观测值，在精密星历辅助下进行时间传递与溯源。不同于广播星历每两个小时播发一次，精密星历播发间隔为5至60秒，并且星历精度较广播星历显著提升，因此PPP时间传递的不确定度可以达到亚纳秒量级，国际计量局(Bureau International des Poids et Mesures，BIPM)与众多时间频率实验室广泛运该方法进行协调世界时和国家标准时间的计算维持。但受载波相位模糊度等因素影响，PPP时间溯源方法需要30分钟收敛时间，收敛时间较慢，严重制约基于北斗三号系统的高精度时间溯源和时间同步应用普及，因此研究基于北斗精密星历服务和星基增强服务的混合时间溯源方法对时间计量装置升级换代、时间溯源性能提升具有重要研究意义。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种兼顾高精度、高收敛速度时间溯源方法。

一种基于北斗星基增强和精密星历服务的高精度时间溯源方法，包括：

获取当前时刻的伪距观测值以及载波相位观测值，所述伪距观测值以及载波相位观测值根据原子钟输出的当前时刻本地时间生成本地时间戳；其中，所述伪距观测值以及载波相位观测值由双模态的全球卫星导航系统得到；

获取广播星历数据、精密星历改正数据以及星基增强改正数据；其中两种星历改正数据均包括系统时间；

根据所述伪距观测值、载波相位观测值、广播星历数据以及精密星历改正数据进行钟差计算，得到估计方差；

根据所述估计方差与预设值进行判断，若所述估计方差大于预设值，则根据所述伪距观测值、广播星历数据、星基增强改正数据进行粗控制钟差计算得到当前时刻的本地时间和系统时间之间的标准钟差；

若所述估计方差小于预设值，则根据所述伪距观测值、载波相位观测值、广播星历数据以及精密星历改正数据进行精控制钟差计算，得到当前时刻的本地时间和系统时间之间的精密钟差；