融合UTC(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法

本发明属于卫星导航高精度授时领域，尤其涉及融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法。

背景技术：

1、得益于精密单点定位(ppp)授时方法服务范围广、时频传递性能高的优点，精密单点授时将成为卫星导航精密授时的主要技术手段之一。ppp授时需要依赖全球卫星导航基准站站网提供实时数据流用于实时精密卫星轨道与卫星钟差估计。可靠的基准站网、以及稳健的卫星轨道与卫星钟差估计对实现广域亚纳秒授时至关重要，维护全球卫星导航基准站网以及可靠的高精度授时服务难度较大。随着北斗卫星导航系统的不断升级与完善，北斗基本导航系统服务性能不断提升，北斗广播星历可以提供米级乃至分米级精度的卫星轨道改正数以及纳秒级的卫星钟差改正数。由于卫星轨道和卫星钟差的耦合性，北斗广播星历可以实现亚米级的用户综合测距误差改正。综合利用ppp技术的优势，有望利用广播星历实现纳秒乃至亚纳秒的授时服务。但是，目前北斗广播星历存在两个问题，卫星轨道的精度不统一，存在分米级乃至米级的变化；另一方面，受北斗信号时延偏差的影响，北斗卫星时钟同步精度较低，存在纳秒乃至数十纳秒的偏差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，能够避免精密单点定位授时方法对实时精密卫星轨道、实时精密卫星钟差的依赖，且进一步降低对卫星导航基准站网的依赖，通过融合utc(k)、北斗广播星历以及少量的卫星导航基准站，即可轻量化、低成本实现北斗高精度授时。

2、为实现上述目的，本发明提供了融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，包括以下步骤：

3、获取北斗基准站事后数据，提取无电离层组合伪距残差，对所述无电离层组合伪距残差进行预处理，获取卫星端群延迟偏差修正值；

4、基于北斗基准站结合所述卫星端延迟偏差修正值，对广域范围内或全球范围的北斗广播星历进行实时监测，对误差大的卫星进行标记；

5、对标记的卫星进行预处理，结合直连utc(k)基准站确定时差并对时钟进行重构，获取重构的广播星历时钟信息；

6、对重构的广播星历时钟信息进行解码获取iode，基于所述iode进行匹配，获取授时的广播星历和卫星位置，基于所述卫星位置结合卫星时钟进行用户时钟信息解算，获取广播星历的高精度授时。

7、可选的，提取无电离层组合伪距残差的方法包括：固定测站坐标，利用广播星历改正卫星轨道、卫星钟差以及tgd误差，通过卡尔曼滤波或最小二乘方法估计测站接收机钟差、天顶对流层延迟以及模糊度参数，获取无电离层组合伪距残差。

8、可选的，对所述无电离层组合伪距残差进行预处理的方法包括：选取截止高度角25°的伪距残差进行处理；剔除小于2小时的跟踪弧段。

9、可选的，获取卫星端群延迟偏差修正值的方法包括：

10、

11、其中，为每个测站每颗卫星获得的伪距残差弧段求平均，δr,i为基准站特有的时延偏差，δtgdj为卫星端群延迟修正量。

12、可选的，对标记的卫星进行预处理的方法包括：对于标识为“0”的卫星进行剔除，不参与解算；对于标识为“0.5”的卫星综合卫星高度角进行降权处理；标识为“1”的卫星不进行预处理。

13、可选的，获取重构的广播星历时钟信息的方法包括：

14、ts＝ts-δtgds-tr,utc(k)

15、其中，ts为重构后的卫星钟差信息，ts为原始的卫星钟差，δtgds为卫星端群延迟修正量，tr,utc(k)为重构的广播星历时钟信息。

16、可选的，基于所述卫星位置结合卫星时钟进行用户时钟信息解算，获取广播星历的高精度授时包括：

17、

18、其中，和分别表示用户的伪距无电离层和载波相位无电离层组合观测值，表示卫地距，tuseer为用户的时钟信息，ts为重构后的卫星钟差信息，tgds为修正后的卫星端延迟修正量，为用户的对流层延迟，λif为无电离层组合波长，为相应的模糊度信息，εp,if和εφ,if分别为用户伪距和载波相位的噪声。

19、本发明技术效果：本发明公开了融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，以低成本实现广域范围内的亚纳秒级授时；灵活性高、成本低：通过融合utc(k)及少量卫星导航基准站实现北斗高精度授时，国内可用于溯源的utc(k)包括中国计量科学研究院utc(nim)和中国科学院国家授时中心utc(ntsc)；同时可灵活扩展至其他卫星导航系统，即融合utc(k)和gps等其他导航系统的广播星历同样可亚纳秒级授时；本发明可以实现北斗时与utc(k)的时差实时监测。

技术特征：

1.融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，其特征在于，提取无电离层组合伪距残差的方法包括：固定测站坐标，利用广播星历改正卫星轨道、卫星钟差以及tgd误差，通过卡尔曼滤波或最小二乘方法估计测站接收机钟差、天顶对流层延迟以及模糊度参数，获取无电离层组合伪距残差。

3.如权利要求1所述的融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，其特征在于，对所述无电离层组合伪距残差进行预处理的方法包括：选取截止高度角25°的伪距残差进行处理；剔除小于2小时的跟踪弧段。

4.如权利要求1所述的融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，其特征在于，获取卫星端群延迟偏差修正值的方法包括：

5.如权利要求1所述的融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，其特征在于，对标记的卫星进行预处理的方法包括：对于标识为“0”的卫星进行剔除，不参与解算；对于标识为“0.5”的卫星综合卫星高度角进行降权处理；标识为“1”的卫星不进行预处理。

6.如权利要求1所述的融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，其特征在于，获取重构的广播星历时钟信息的方法包括：

7.如权利要求1所述的融合utc(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法，其特征在于，基于所述卫星位置结合卫星时钟进行用户时钟信息解算，获取广播星历的高精度授时包括：

技术总结本发明公开了融合UTC(k)和北斗广播星历的亚纳秒级授时方法,包括：获取北斗基准站事后数据，提取无电离层组合伪距残差，对所述无电离层组合伪距残差进行预处理，获取卫星端群延迟偏差修正值；基于北斗基准站结合所述卫星端延迟偏差修正值，对广域范围内或全球范围的北斗广播星历进行实时监测，对误差大的卫星进行标记；对标记的卫星进行预处理，结合直连UTC(k)基准站确定时差并对时钟进行重构，获取重构的广播星历时钟信息；对重构的广播星历时钟信息进行解码获取IODE，基于所述IODE进行匹配，获取授时的广播星历和卫星位置，基于所述卫星位置结合卫星时钟进行用户时钟信息解算，获取广播星历的高精度授时。技术研发人员：郑福,施闯,林元挥,张东受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/1/13