基于北斗/伽利略系统融合的星基精密授时方法及系统与流程

本技术涉及导航卫星授时，特别是涉及一种基于北斗/伽利略系统融合的星基精密授时方法及系统。

背景技术：

1、时间信息在智慧城市、智慧生活、5g等领域起着不可或缺的作用。由于卫星导航系统的全天候、实时、高精度等特性，卫星授时被广泛应用于各行各业。

2、随着科技的快速发展，传统的卫星授时精度(20～50ns)逐渐难以满足高新科技行业的需求。当前高精度的卫星授时技术主要包含共视卫星授时、全视卫星授时和精密单点定位(ppp)授时，上述方法中ppp授时精度最高，但三种方法都需要依托网络来实现通讯来实现数据的交互，难以适用于多种环境下的时间服务需求。

3、总的来说，传统的卫星授时技术难以满足不同情况下高新科技的需求。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种授时精度更高且应用范围更广的基于北斗/伽利略系统融合的星基精密授时方法及系统。

2、一种基于北斗/伽利略系统融合的星基精密授时方法，所述方法包括：

3、获取由北斗三卫星系统以及伽利略卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及服务改正数，其中所述服务改正数包括分别由两个卫星系统发送的ppp-b2b改正数以及has改正数；

4、将两个卫星系统之间的系统钟差分别作为常数、白噪声以及随机游走进行建模，得到相应的估计模型；

5、构建两个卫星系统的ppp融合模型，并分别将各所述估计模型带入所述ppp融合模型中计算ppp融合模型的结果，将授时精度最高对应的估计模型作为最优估计模型；

6、分别对各卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及系统钟差进行修正，得到接收机钟差参数，其中，在对所述系统钟差进行修正时，采用所述最优估计模型；

7、利用所述接收机钟差参数进行时钟驯服，以完成星基精密授时。

8、在其中一实施例中，所述ppp融合模型采用：

9、

10、在上式中，下标if表示消离层组合观测值、下标r表示接收机、上标c表示北斗三卫星系统、上标e表示伽利略卫星系统、p表示伪距观测值、ρ表示星地距离、表示北斗三系统卫星观测方程中吸收了伪距硬件延迟的接收机钟差、表示卫星钟差、isb表示伽利略系统卫星观测方程中相对于北斗三系统卫星观测方程中的系统偏差、λif表示无电离层组合硬件延迟、t表示对流层延迟、表示浮点解模糊度参数、ε和ξ分别表示伪距和载波噪声。

11、在其中一实施例中，所述消离层组合观测值中，所述北斗三卫星系统采用b1i和b3i的组合观测值，所述伽利略卫星系统采用e1和e5a的组合观测值。

12、在其中一实施例中，所述分别对各卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及系统钟差进行修正，得到接收机钟差参数包括：

13、分别采用模型或参数估计的方式对相应数据的误差构建多个误差方程；

14、采用kalman滤波方法对各所述误差方法进行求解，得到所述接收机钟差参数。

15、在其中一实施例中，在对各卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据中的轨道误差和钟差误差进行修正时：

16、分别对两个卫星系统发送的数据进行解析，利用解析后的广播星历数据进行计算分别得到两个卫星系统的轨道数据和钟差数据；

17、分别将ppp-b2b改正数以及has改正数与对应卫星系统的轨道数据和钟差数据进行合并，得到对应的卫星系统的实时精密轨道和钟差数据；

18、分别利用所述实时精密轨道和钟差数据对对应的卫星系统中的轨道误差和钟差误差进行修正。

19、在其中一实施例中，计算卫星系统的实时精密轨道数据时，采用以下公式：

20、

21、上式中，x表示实时精密轨道数据、xbrdc表示根据广播星历数据进行计算得到的卫星坐标、(er,ea,ec)表示经向、法向、切向三个方向的旋转矩阵、δo表示ppp-b2b改正数或has改正数、r和分别表示卫星速度和位置向量。

22、在其中一实施例中，计算卫星系统的实时精密钟差数据时，采用以下公式：

23、

24、在上式中，t表示实时精密钟差数据、tbrd表示根据广播星历数据进行计算得到的卫星钟差数据、δt表示ppp-b2b改正数或has改正数、c表示光速。

25、在其中一实施例中，在对各卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据进行修正时：

26、对卫星天线相位中心误差、相对论效应误差、大气误差、接收机天线相位中心误差、潮汐误差使用模型进行修正；

27、对流层湿分量误差、接收机钟差误差、接收机坐标误差、模糊度误差、对流层湿分量误差采用参数估计方法进行修正；

28、其中，所述接收机坐标误差采用静态进行参数估计，所述接收机钟差误差采用白噪声进行估计，所述模糊度误差采用常数进行参数估计，所述对流层湿分量误差采用随机游走进行参数估计。

29、一种基于北斗/伽利略系统融合的星基精密授时装置，所述装置包括：

30、卫星系统数据获取模块，用于获取由北斗三卫星系统以及伽利略卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及服务改正数，其中所述服务改正数包括分别由两个卫星系统发送的ppp-b2b改正数以及has改正数；

31、系统钟差估计模型构建模块，用于将两个卫星系统之间的系统钟差分别作为常数、白噪声以及随机游走进行建模，得到相应的估计模型；

32、最优估计模型选取模块，用于构建两个卫星系统的ppp融合模型，并分别将各所述估计模型带入所述ppp融合模型中计算ppp融合模型的结果，将授时精度最高对应的估计模型作为最优估计模型；

33、接收机钟差参数得到模块，用于分别对各卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及系统钟差进行修正，得到接收机钟差参数，其中，在对所述系统钟差进行修正时，采用所述最优估计模型；

34、星基精密授时模块，用于利用所述接收机钟差参数进行时钟驯服，以完成星基精密授时。

35、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

36、获取由北斗三卫星系统以及伽利略卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及服务改正数，其中所述服务改正数包括分别由两个卫星系统发送的ppp-b2b改正数以及has改正数；

37、将两个卫星系统之间的系统钟差分别作为常数、白噪声以及随机游走进行建模，得到相应的估计模型；

38、构建两个卫星系统的ppp融合模型，并分别将各所述估计模型带入所述ppp融合模型中计算ppp融合模型的结果，将授时精度最高对应的估计模型作为最优估计模型；

39、分别对各卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及系统钟差进行修正，得到接收机钟差参数，其中，在对所述系统钟差进行修正时，采用所述最优估计模型；

40、利用所述接收机钟差参数进行时钟驯服，以完成星基精密授时。

41、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

42、获取由北斗三卫星系统以及伽利略卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及服务改正数，其中所述服务改正数包括分别由两个卫星系统发送的ppp-b2b改正数以及has改正数；

43、将两个卫星系统之间的系统钟差分别作为常数、白噪声以及随机游走进行建模，得到相应的估计模型；

44、构建两个卫星系统的ppp融合模型，并分别将各所述估计模型带入所述ppp融合模型中计算ppp融合模型的结果，将授时精度最高对应的估计模型作为最优估计模型；

45、分别对各卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及系统钟差进行修正，得到接收机钟差参数，其中，在对所述系统钟差进行修正时，采用所述最优估计模型；

46、利用所述接收机钟差参数进行时钟驯服，以完成星基精密授时。

47、一种基于伽利略系统融合的星基精密授时系统，所述星基精密授时系统中实施上述的星基精密授时方法，所述星基精密授时系统包括：gnss接收单元、解算单元、驯服单元以及晶振单元；

48、所述gnss接收单元用于获取由北斗三卫星系统以及伽利略卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及服务改正数，其中所述服务改正数包括分别由两个卫星系统发送的ppp-b2b改正数以及has改正数，并将所述卫星观测数据、广播星历数据以及服务改正数发送至所述解算单元；

49、所述解算单元用于将两个卫星系统之间的系统钟差分别作为常数、白噪声以及随机游走进行建模，得到相应的估计模型，构建两个卫星系统的ppp融合模型，并分别将各所述估计模型带入所述ppp融合模型中计算ppp融合模型的结果，将授时精度最高对应的估计模型作为最优估计模型，分别对各卫星系统发送的卫星观测数据、广播星历数据以及系统钟差进行修正，得到接收机钟差参数，其中，在对所述系统钟差进行修正时，采用所述最优估计模型，并将所述接收机钟差参数发送至所述驯服单元；

50、所述驯服单元用于根据所述接收机钟差参数生成晶振驯服信息，并将所述晶振驯服信息发送至所述晶振单元；

51、所述晶振单元用于根据所述晶振驯服信息进行驯服，并输出10mhz信号给gnss接收机，使得所述gnss接收机根据10mhz信号的输入信号，输出1pps信号和utc信息

52、上述基于北斗/伽利略系统融合的星基精密授时方法及系统，通过由接收器分别接收由北斗三卫星系统以及伽利略卫星系统广播的观测数据、广播星历数据以及改正数，在将两个不同系统进行融合授时，将两个卫星系统之间的系统钟差分别作为常数、白噪声以及随机游走进行估计模型的构建，同时构建这两个卫星系统的ppp融合模型，并将各估计模型带入融合模型中对其进行计算，将授时精度最好对应的估计模型作为最优估计模型对系统钟差进行修正，并对其他卫星数据进行修正，得到接收机钟差参数，利用该参数进行时钟驯服，以完成星基精密授时。采用本方法授时精度更高且应用范围更广。