CN104765047B - 同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法。它是一种由于负责转发信息的同步轨道卫星运动而导致双站间无线时间传递信息出现测量误差的修正方法。本发明通过获取同步卫星的轨道信息，结合已知地面双站的精确点位坐标，使用计算机实时计算双站间无线时间和频率的测量误差，获得由于同步卫星微小进动而导致的测量值误差变化规律。并实时将该测量误差模型与双站间实际测量值进行对消，达到消除由于同步卫星运动导致站间时间同步误差的目的。该方法适用于各种由于同步卫星运动导致双站时间和频率传递误差的修正，特别适合非同步远距离双站的卫星双向法时间传递(TWSTFT)系统。

Description

同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法
技术领域
本发明涉及一种同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法。它是一种由于负责转发信息的同步轨道卫星运动，而导致双站间无线时间传递信息出现测量误差的修正方法。该方法适用于各种由于同步卫星运动导致双站时间和频率传递误差的修正，特别适合非同步远距离双站的卫星双向法时间传递(TWSTFT)系统。
背景技术
卫星双向法时间传递(TWSTFT)技术实现的前提是，进行时间和频率传递的地面双站之间已经实现了较高精度的粗同步，这个同步精度一般优于微妙量级。在这种情况下，同步卫星的微小进动所带来传递系统误差很小，小于100ps。该误差远小于系统内其他误差，因此通常不予以考虑。
但是，随着卫星双向法时间传递(TWSTFT)技术的广泛应用，越来越多的出现了小型化的地面站需要高精度时间同步需求，甚至出现了一些车载系统。这些系统没有配备高精度的原子钟，甚至难以将其系统时间与标准时同步到ms量级。当这些系统使用TWSTFT技术时，便不可避免的遇到由于负责转发信息的同步轨道卫星运动，而导致双站间无线时间传递信息出现测量误差情况。这种误差往往能够达到数十ns，大大超出了TWSTFT技术的应用精度。因此有必要使用本发明的技术对其进行修正。
发明内容
本发明的目的在于避免上述卫星双向法时间传递(TWSTFT)技术中的对由于双站时间不同步和卫星运动导致测量误差的不足，而提供一种能够实时、在线修正的精密数据，并且通过软件实时接收测量值与该数据进行对消处理，可以实现该效应产生误差的精确对消，保证卫星双向法时间传递(TWSTFT)的系统精度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法，其特征包括如下步骤：
步骤1，获取同步卫星的轨道信息；其中，轨道信息为卫星的轨道根数信息或卫星相对于某一地面站的方位信息与俯仰信息；所述的某一地面站为地面基准站或地面待校准站；
步骤2，获取地面基准站和地面待校准站各自的坐标信息；
步骤3，根据同步卫星的轨道信息、地面基准站的坐标信息和地面待校准站的坐标信息，实时计算同步卫星相对地面待校准站的径向速度；
步骤4，实时计算同步卫星运动引起的地面基准站和地面待校准站间的时间测量偏差Δt1：
Δt1＝V0/C*T
其中，V0为同步卫星相对地面待校准站的径向速度，C为电波传播速度，T为地面基准站和地面待校准站间的理论时钟钟差；
步骤5，根据地面基准站和地面待校准站间的时间测量偏差实时对地面待校准站的实际时间测量值进行修正；
完成同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正。
其中，步骤3中同步卫星相对地面待校准站的径向速度的计算具体为：根据同步卫星的轨道参数信息获取同步卫星的坐标信息(xsv,ysv,zsv)，结合地面待校准站的位置坐标信息(xu,yu,zu)，可以得到两者之间的向量然后将同步卫星的速度依据下式分解得到卫星的径向速度
其中，步骤4地面基准站和地面待校准站间的理论时钟钟差具体为：地面待校准站接收同步卫星转发的地面基准站的电文信息，得到接收时间Trev、发送时间Tsent，计算出地面基准站与地面待校准站间的理论时钟钟差Δt2＝Trev-Tsent，结合步骤4得到的测量偏差Δt1修正理论钟差得到地面基准站与地面待校准站间的实际时钟钟差ΔT＝Δt1+Δt2。
有益效果：
1、避免上述卫星双向法时间传递(TWSTFT)技术中的对由于双站时间不同步和卫星运动导致测量误差的不足，而提供一种能够实时、在线修正的精密数据，并且通过软件实时接收测量值与该数据进行对消处理。
2、可以实现该效应产生误差的精确对消，保证卫星双向法时间传递(TWSTFT)的系统精度。
附图说明
图1同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正原理图
具体实施方式
下面图1对本发明作进一步说明。
同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法，其特征包括如下步骤：
步骤1，获取同步卫星的轨道信息；其中，轨道信息为卫星的轨道根数信息或卫星相对于某一地面站的方位信息与俯仰信息；所述的某一地面站为地面基准站或地面待校准站；
地面站利用接收机从同步卫星接收星历数据，从星历数据解算出同步卫星相对于地球的轨道参数信息，计算出同步卫星在ECEF坐标系(XYZ)中的位置。
步骤2，获取地面基准站和地面待校准站各自的坐标信息；
步骤3，根据同步卫星的轨道信息、地面基准站的坐标信息和地面待校准站的坐标信息，实时计算同步卫星相对地面待校准站的径向速度；
其中，步骤3中同步卫星相对地面待校准站的径向速度的计算具体为：根据同步卫星的轨道参数信息获取同步卫星的坐标信息，结合地面待校准站的位置坐标信息，可以得到两者之间的向量其中，xsv，ysv，zsv是同步卫星的坐标值；xu，yu，zu是地面待校准站的坐标值。然后将同步卫星的速度依据分解得到卫星的径向速度V0。
步骤4，实时计算同步卫星运动引起的地面基准站和地面待校准站间的时间测量偏差Δt：
Δt＝V0/C*T
其中，V0为同步卫星相对地面待校准站的径向速度，C为电波传播速度，T为地面基准站和地面待校准站间的理论时钟钟差；
步骤5，根据地面基准站和地面待校准站间的时间测量偏差实时对地面待校准站的实际时间测量值进行修正；
其中，步骤4地面基准站和地面待校准站间的理论时钟钟差具体为：地面待校准站接收同步卫星转发的地面基准站的电文信息，得到接收时间Trev、发送时间Tsent，计算出地面基准站与地面待校准站间的理论时钟钟差Δt2＝Trev-Tsent，结合步骤4得到的测量偏差Δt1修正理论钟差得到地面基准站与地面待校准站间的实际时钟钟差ΔT＝Δt1+Δt2。
完成同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正。

Claims (3)

1.同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法，其特征包括如下步骤：
步骤1，获取同步卫星的轨道参数信息；其中，轨道参数信息为卫星的轨道根数信息或卫星相对于某一地面站的方位信息与俯仰信息；所述的某一地面站为地面基准站或地面待校准站；
步骤2，获取地面基准站和地面待校准站各自的坐标信息；
步骤3，根据同步卫星的轨道信息、地面基准站的坐标信息和地面待校准站的坐标信息，实时计算同步卫星相对地面待校准站的径向速度；
步骤4，实时计算同步卫星运动引起的地面基准站和地面待校准站间的时间测量偏差Δt1：
Δt1＝V0/C*T
其中，V0为同步卫星相对地面待校准站的径向速度，C为电波传播速度，T为地面基准站和地面待校准站间的理论时钟钟差；
步骤5，根据地面基准站和地面待校准站间的时间测量偏差实时对地面待校准站的实际时间测量值进行修正；
完成同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正。
2.根据权利要求1所述的同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法，其特征在于：步骤3中同步卫星相对地面待校准站的径向速度的计算具体为：根据同步卫星的轨道参数信息获取同步卫星的坐标信息，结合地面待校准站的位置坐标信息，可以得到两者之间的向量然后将同步卫星的速度依据分解得到卫星的径向速度V0；
其中，xsv，ysv，zsv是同步卫星的坐标值；xu，yu，zu是地面待校准站的坐标值。
3.根据权利要求1所述的同步卫星运动导致站间时间同步误差的修正方法，其特征在于：步骤4地面基准站和地面待校准站间的理论时钟钟差具体为：地面待校准站接收同步卫星转发的地面基准站的电文信息，得到接收时间Trev、发送时间Tsent，计算出地面基准站与地面待校准站间的理论时钟钟差Δt2＝Trev-Tsent，结合步骤4得到的测量偏差Δt1修正理论钟差得到地面基准站与地面待校准站间的实际时钟钟差ΔT＝Δt1+Δt2。
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