时钟稳定度评估方法、装置及介质

本发明属于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,gnss)高精度时频传递，更具体地，涉及一种时钟稳定度评估方法、装置及介质。

背景技术：

1、原子钟和晶振时钟以其高精度的特性，在通信、导航以及时间同步等多个领域得到广泛应用。原子钟和晶振时钟的频率稳定度是评估其适用场景的重要指标，这取决于其产生的信号频率在各种环境条件下是否保持稳定。随着科技的不断进步，一些高精度的时频应用场景对晶振时钟的频率稳定度等性能指标提出更严格的要求。

2、全球导航卫星系统(gnss)是一种星基无线电定位系统，主要包括美国全球定位系统(global positioning system，gps)、中国的北斗(bds)、俄罗斯的格洛纳斯(glonass)，以及欧洲的伽利略(galileo)四大系统。在授时领域，利用gnss接收机进行授时具有精度高、成本低和稳定等特点，授时接收机将在授时领域得到越来越广泛的运用。当gnss授时接收机在高精度时频应用时，需要对时钟频率稳定度进行分析，其目的是利用时钟驯服模型对晶振进行精准控制。此外，在卫星导航信号中断情况下，为了更准确地模拟和预测晶振时钟状态，精确了解晶振时钟的频率稳定度等特性是必要的。

3、gnss授时接收机进行单向授时，其精度取决于卫星星历产品的精度。对于伪距单点定位技术，利用广播星历解算的接收机钟差的精度约为20纳秒。结合载波相位观测的精密单点定位技术，利用精密卫星轨道和钟差解算的接收机钟差的精度在0.2纳秒左右。在高精度数据处理中，通过载波相位差分观测不仅可消除星历残差和大气残差等误差，而且恢复了双差整周模糊度的整数特性，可以快速实现百皮秒级的时频服务。利用载波相位差分时间传递，接收机从网络端接收参考站的观测值信息，避免了依赖精密卫星轨道和钟差产品的缺点。

技术实现思路

1、提供了本发明以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种时钟稳定度评估方法、装置及介质，以进一步提升原子钟和晶振时钟稳定度的评估精度，本发明提供了一种基于差分精密时间传递的时钟稳定度评估方法，该方法将待测晶振ocxo作为gnss接收机a的内部时钟，然后通过捕获跟踪卫星信号获得观测数据，该观测数据反映待测晶振ocxo的时钟特性。另一方面，gnss接收机b外接时频参考源作为本地时钟，获得观测数据。然后将两台接收机的观测数据及广播星历进行dpt时间传递解算，得到接收机钟差，该钟差结果反映了待测晶振表征时间相对于时频参考源的差异。最后，通过allan偏差评估分析待测晶振频率稳定度的测量。

2、与伪距单点定位技术和结合载波相位观测的精密单点定位技术进行时间传递来评估时钟稳定度评估相比，本发明通过站间单差载波相位模糊度固定，进一步提升时钟稳定度的评估精度，使得到的结果更具参考性。

3、根据本发明的第一方案，提供了一种时钟稳定度评估方法，所述方法包括：

4、将待测晶振作为第一接收机的内部时钟，通过捕获跟踪卫星信号获得观测数据，所述观测数据反映待测晶振的时钟特性；

5、将第二接收机外接时频参考源作为本地时钟，获得观测数据；

6、将所述第一接收机和所述第二接收机的观测数据及广播星历进行dpt时间传递解算，得到接收机钟差，所述接收机钟差反映待测晶振表征时间相对于时频参考源的差异；

7、通过偏差对接收机钟差进行处理，评估分析待测晶振频率稳定度。

8、进一步地，所述第一接收机和所述第二接收机均为gnss接收机。

9、进一步地，所述时频参考源为utc(k)或高精度的原子钟。

10、进一步地，将所述第一接收机和所述第二接收机的观测数据及广播星历进行dpt时间传递解算，得到接收机钟差，包括：

11、对任一频率f的单差伪距和载波相位观测如式(1)所示：

12、

13、其中表示时频参考站与用户站的接收机钟差，c为光速，根据伪距和载波相位观测来计算式(1)中参考卫星i的浮点单差载波相位模糊度并通过式(2)获得其他可见星j的载波相位单差模糊度

14、

15、结合式(2)中的单差模糊度和单差载波相位观测方程，确定站间接收机钟差如式(3)所示：

16、

17、确定单差伪距和载波相位双频if组合观测如式(4)所示：

18、

19、通过无电离层组合双差伪距观测与载波相位观测作差，获得无电离层组合的双差浮点模糊度：

20、

21、使用式(5)中参考卫星i的浮点单差载波相位模糊度并通过式(6)获得其他可见星j的单差载波相位模糊度

22、

23、根据单差模糊度和单差载波相位观测方程，确定站间接收机钟差如式(7)所示：

24、

25、进一步地，将所述第一接收机和所述第二接收机的观测数据及广播星历进行dpt时间传递解算，得到接收机钟差，还包括：

26、通过式(3)的单频解算或者式(7)双频if组合解算，获得每颗可见卫星的站间时差结果。

27、进一步地，将所述第一接收机和所述第二接收机的观测数据及广播星历进行dpt时间传递解算，得到接收机钟差，还包括：

28、在设置卫星截止高度角的同时，采用wj＝θj/90°定权法来得到时间传递结果如式(8)所示：

29、

30、其中tf表示差分单频载波相位时频传递结果，tif表示差分双频if组合载波相位时频传递结果。

31、进一步地，基于修正的阿伦偏差对接收机钟差进行处理，评估分析待测晶振频率稳定度：

32、根据本发明的第二技术方案，提供一种时钟稳定度评估装置，所述装置包括：

33、第一观测模块，被配置为将待测晶振作为第一接收机的内部时钟，通过捕获跟踪卫星信号获得观测数据，所述观测数据反映待测晶振的时钟特性；

34、第二观测模块，被配置为将第二接收机外接时频参考源作为本地时钟，获得观测数据；

35、接收机钟差计算模块，被配置为将所述第一接收机和所述第二接收机的观测数据及广播星历进行dpt时间传递解算，得到接收机钟差，所述接收机钟差反映待测晶振表征时间相对于时频参考源的差异；

36、稳定度评估模块，被配置为通过偏差对接收机钟差进行处理，评估分析待测晶振频率稳定度。

37、进一步地，所述接收机钟差计算模块被进一步配置为：

38、对任一频率f的单差伪距和载波相位观测如式(1)所示：

39、

40、其中表示时频参考站与用户站的接收机钟差，c为光速；

41、根据伪距和载波相位观测来计算式(1)中参考卫星i的浮点单差载波相位模糊度并通过式(2)获得其他可见星j的载波相位单差模糊度

42、

43、结合式(2)中的单差模糊度和单差载波相位观测方程，确定站间接收机钟差如式(3)所示：

44、

45、确定单差伪距和载波相位双频if组合观测如式(4)所示：

46、

47、通过无电离层组合双差伪距观测与载波相位观测作差，获得无电离层组合的双差浮点模糊度：

48、

49、使用式(5)中参考卫星i的浮点单差载波相位模糊度并通过式(6)获得其他可见星j的单差载波相位模糊度

50、

51、根据单差模糊度和单差载波相位观测方程，确定站间接收机钟差如式(7)所示：

52、

53、根据本发明的第三技术方案，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的方法。

54、本发明至少具有以下有益效果：

55、(1)本发明具有良好的可用性：通过载波相位站间单差的方式实现百皮秒级时间传递，可以进一步评估晶振时钟与原子钟的频率稳定度性能；

56、(2)实时性：本发明可以在接收机进行实时站间钟差的准确估计，并且能实时评估时钟的频率稳定度结果；

57、(3)可扩展性强：本发明可以满足静态、动态场景下的高精度的频率稳定度评估；在引入实时精密卫星轨道时亦可用于远程时钟的频率稳定度评估。