在卫星钟差复杂间断情况下稳定实时时间基准的方法

本发明属于卫星定位授时领域，具体涉及一种在卫星钟差复杂间断情况下稳定实时时间基准的方法。

背景技术：

1、得益于低轨卫星高度低、速度快、造价成本低等特点，低轨增强gnss(全球导航卫星系统)定位导航授时技术拥有信号强度强、收敛时间短、多路径效应白噪化等一系列优势，在近年获得了越来越多的关注。为更好地利用低轨导航信号实现地面的高精度实时定位授时，低轨卫星的高精度实时轨道星钟成为了重要前提。而为了获得高精度的低轨卫星实时轨道星钟，需利用gnss星钟对低轨卫星进行实时精密定轨定时。其中，gnss星钟需以高频的形式通过英特网或卫星信号传递给定轨处理模块，因此gnss星钟的精度很大程度决定了低轨卫星实时定轨定时的精度。此外，基于gnss信号实现地面实时精密定位授时的精确性也很大程度受到gnss星钟的精度的影响。

2、在gnss星钟的生成与传输过程中，不可避免地会出现长短不同的间断。实验显示，gnss星钟的实时流即使在网络稳定的情况下，其完整度也在90%至100%浮动。对于gnss星钟出现间断的情况，现有技术中可由实时流用户选取特定的高稳定度卫星钟，如选取高性能铷原子卫星钟或氢原子卫星钟进行实时时间基准归算，或者也可以采用所有卫星零均值化的方法进行实时时间基准归算。在完成实时时间基准归算后，对gnss星钟间断的历元采取多项式内插的方式进行填补，并将内插结果用于高精度低轨卫星实时定轨定时或高精度地面实时定位授时，从而不浪费间断期间的gnss观测。

3、然而，多项式内插的误差大小取决于gnss星钟间断时间的长短以及gnss星钟在实时时间基准下的稳定性。尽管gnss星钟如今多使用铷钟或氢钟等高稳定度原子钟，但gnss星钟在实时状态下的时间基准稳定度仍不够理想，这很大程度上影响了gnss星钟的内插效果，并间接影响着低轨卫星实时定轨定时或地面高精度实时定位授时。因此，如果gnss星钟的原始时间基准不够稳定或发生阶跃，将直接影响其间断期间的内插效果。此外，选取高性能原子卫星钟或采用所有卫星零均值化的方法进行实时时间基准归算，可能使归算的实时时间基准无法覆盖所有有效历元，甚至因不同历元参与卫星的不同而发生大跳。

4、因此，当gnss星钟的原始时间基准不够稳定或者归算的实时时间基准无法覆盖所有有效历元时，在gnss星钟间断时间较长时的内插误差可能高达数分米，这将极大影响gnss星钟的精度，并将间接影响高精度低轨卫星实时定轨定时以及高精度地面实时定位授时。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种在卫星钟差复杂间断情况下稳定实时时间基准的方法。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3、一种在卫星钟差复杂间断情况下稳定实时时间基准的方法，包括：

4、从gnss系统包含的多个卫星中选取基准星；

5、根据所述基准星在所有历元的可用钟差，利用多项式拟合的方法对所述基准星在所有历元的钟差进行拟合，得到所述基准星在每个历元的拟合钟差；其中，所述基准星在任一历元的可用钟差为：所述基准星在该历元的原始钟差或后补钟差，所述基准星在任一历元的后补钟差是基于其它卫星在该历元的原始钟差为所述基准星进行钟差填补得到的；

6、根据所述基准星在每个历元的拟合钟差与可用钟差的钟差差异，对所述gnss系统的其它卫星在该历元的原始钟差进行调整。

7、可选地，所述从gnss系统包含的多个卫星中选取基准星，包括：

8、判断gnss系统中是否有至少一颗卫星在所有历元均接收到gnss星钟的实时流；

9、当判断结果为是时，从所述至少一颗卫星中选取一颗卫星作为基准星，该基准星在任一历元的可用钟差为该基准星在该历元的原始钟差；

10、当判断结果为否时，从所述gnss系统中选取有效历元最多的一颗卫星作为基准星，该基准星在其任一有效历元的可用钟差为该基准星在该历元的原始钟差，该基准星在其任一钟差间断历元的可用钟差为该基准星在该历元的后补钟差；卫星的有效历元是指卫星有原始钟差的历元。

11、可选地，当判断结果为是时，从所述至少一颗卫星中选取一颗卫星作为基准星，包括：

12、若所述gnss系统中，在所有历元均接收到所述实时流的卫星仅有一颗，则将该颗卫星作为所述基准星；

13、若所述gnss系统中，在所有历元均接收到所述实时流的卫星不止一颗，则对其中每个卫星的原始钟差依次进行去基准、去趋势项的操作并求取标准差，将其中标准差最小的卫星作为所述基准星。

14、可选地，当判断结果为否时，从所述gnss系统中选取有效历元最多的一颗卫星作为基准星，包括：

15、若所述gnss系统中有效历元最多的卫星仅有一颗，则将该颗卫星作为所述基准星；

16、若所述gnss系统中有效历元最多的卫星不止一颗，则对其中每个卫星的原始钟差依次进行去基准和去趋势项的操作并求取标准差，将其中标准差最小的卫星作为所述基准星。

17、可选地，所述基准星在其钟差间断历元的后补钟差是按照下述方式进行钟差填补得到的：

18、从其它卫星中，确定在所述基准星的各个钟差间断历元中均有原始钟差的参考卫星；

19、若参考卫星仅有一颗，则根据该参考卫星的原始钟差，对所述基准星的钟差间断历元进行钟差填补；

20、若参考卫星不止一颗，则对每个参考卫星的原始钟差依次进行去基准、去趋势项的操作并求取标准差，根据其中标准差最小的参考卫星的原始钟差，对所述基准星的钟差间断历元进行钟差填补。

21、可选地，当选定对所述基准星的钟差间断历元进行钟差填补的参考卫星时，对所述基准星的钟差间断历元进行钟差填补的方式，具体包括：

22、将选定的参考卫星作为辅助星，确定所述辅助星与所述基准星的交集历元；所述交集历元满足：所述辅助星和所述基准星在该历元中均有原始钟差；

23、根据所述基准星和所述辅助星两者在各个交集历元的钟差差异，利用多项式拟合的方法对所述基准星和所述辅助星两者在所述钟差间断历元的钟差差异进行拟合，并根据拟合结果推算所述基准星在其钟差间断历元的后补钟差。

24、本发明提供的在卫星钟差复杂间断情况下稳定实时时间基准的方法，首先从gnss系统包含的多个卫星中选取基准星，然后根据基准星在多个历元的原始钟差，利用多项式拟合的方法对基准星在所有历元的钟差进行拟合，得到基准星在每个历元的拟合钟差；根据基准星在每个历元的拟合钟差和可用钟差间的钟差差异，对其它卫星在该历元的原始钟差进行调整。由此本发明实现了在实时状态下，不依赖地面或其它星钟产品，仅依赖实时gnss星钟实现稳定实时时间基准的方法。

25、其中，本发明基于其它卫星的原始钟差为基准星缺失的原始钟差进行填补，形成基准星的后补钟差，即使gnss星钟间断时间较长，也能够提供完整且稳定的实时时间基准；在此基础上，本发明并不直接利用基准星的可用钟差来对其它卫星的原始钟差进行调整，而是先得到基准星在每个历元的拟合钟差和可用钟差的钟差差异，然后基于该钟差差异对其它卫星的原始钟差进行调整。这样，避免了gnss星钟的原始时间基准不够稳定导致的gnss系统中实时时间基准不准确的问题。因此，本发明可以有效改善低轨卫星实时定轨定时及地面实时定位授时的精度。

26、以下将结合附图及对本发明做进一步详细说明。