CN108931915B - 利用导航卫星的授时方法和装置、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种利用导航卫星的授时方法和装置、计算机可读存储介质，所述方法包括：根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值；根据基准站伪距观测量及估算出的基准站接收机钟差最优值，计算基准站与用户站的共视卫星的伪距误差改正项；利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差；利用计算出的用户站接收机钟差对用户站接收机本地时钟进行调整。本申请通过使用基准站与用户站共视卫星的伪距误差改正项计算用户站接收机钟差，有效地降低了电离层误差对接收机授时精度的影响，提高了用户站授时精度。

Description

利用导航卫星的授时方法和装置、计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种利用导航卫星的授时方法和装置、计算机可读存储介质。

背景技术

随着现代科技信息技术的快速发展，军事、航天、深空探测、通信、交通、电力、金融、国防等各行各业，对时间和频率的精度要求越来越高，高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等领域的基础保障平台之一。采用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)卫星授时是目前远距离、大范围内高精度时间同步最有效的方式。

目前，单站双频接收机授时精度最高能达到10纳秒(nanosecond，ns)，但是，双频接收机产品售价较高，对需要布设较多高精度授时设备的用户来说成本太高；单频接收机产品相对低廉，但是，单频接收机授时精度不高，不能满足5G通信对授时精度的要求，其主要原因是单频信号受电离层延迟误差的影响不能通过建模有效消除，残余的电离层误差会引起约10ns左右的时延误差，直接影响授时精度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用导航卫星的授时方法和装置、计算机可读存储介质，能够提高系统授时精度。

为了达到本发明目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种利用导航卫星的授时方法，包括：

根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值；

根据基准站伪距观测量及估算出的基准站接收机钟差最优值，计算基准站与用户站的共视卫星的伪距误差改正项；

利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差；

根据计算出的用户站接收机钟差对用户站接收机本地时钟进行调整。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机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，以实现如以上所述的利用导航卫星的授时方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种利用导航卫星的授时装置，包括处理器及存储器，其中：

所述处理器用于执行存储器中存储的利用导航卫星的授时程序，以实现如以上所述的利用导航卫星的授时方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种利用导航卫星的授时装置，包括基准站钟差估算模块、误差改正项计算模块、用户站钟差计算模块和时钟调整模块，其中：

基准站钟差估算模块，用于根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值；

误差改正项计算模块，用于根据基准站伪距观测量及估算出的基准站接收机钟差最优值，计算基准站与用户站的共视卫星的伪距误差改正项；

用户站钟差计算模块，用于利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差；

时钟调整模块，用于根据计算出的用户站接收机钟差对用户站接收机本地时钟进行调整。

本发明的技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供的利用导航卫星的授时方法和装置、计算机可读存储介质，通过使用基准站与用户站共视卫星的伪距误差改正项计算用户站接收机钟差，有效地降低了电离层误差对单频接收机授时精度的影响，实现了GNSS单频接收机与双频接收机相当的授时精度，提高了全球卫星导航系统的授时稳定性及授时精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的一种利用导航卫星的授时方法的流程示意图；

图2为本发明第一实施例的一种利用导航卫星的授时装置的结构示意图；

图3为本发明第二实施例的一种利用导航卫星的授时装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

由于卫星信号全天候、全球性覆盖，采用卫星单站授时方法实现简单便利，可以同时为多个用户提供授时服务，系统的服务容量不受限制。单站授时用户只需单向接收卫星信号，即可获得准确度和稳定度较高的实时授时服务。理论上单站双频授时精度最高能达到10ns，但目前双频GNSS接收机产品较昂贵，对需要布设较多高精度授时设备的用户来说成本太高。单频GNSS接收机产品相对低廉，但单频信号受电离层延迟误差的影响不能通过建模有效消除，残余的电离层误差会引起约10ns左右的时延误差，直接影响授时精度。因此，单频授时接收机能极大的节约用户成本，但需解决电离层延迟等残余误差的影响。

基于GNSS的共视时间传递方法可以实现纳秒级别的时间同步，是目前最常用的一种远距离时间传递技术。但共视法受两个比对站点之间距离的限制，两站相距越远，同时观测到的共视卫星数目越少，且同一颗卫星信号到两站传输路径中的误差相关性越弱，共视授时精度越低。另外，传统的共视法与授时有着本质的区别，授时要求实时地为用户播发标准时间信号，服务的用户数量不限，而共视法只能实现少数用户之间的时间比对，且具有滞后性。

差分定位技术能够有效削弱GNSS卫星信号中存在空间相关性的测量误差，可以完全消除卫星钟差的影响、有效削弱卫星轨道及大气延迟等误差的影响，是提高GNSS定位精度的主要方法之一。用户通过无线电通信或Internet实时接收基准站观测信息，利用基准站信息对用户观测值进行修正后实现定位。差分定位技术目前常用的是观测值域差分，观测值域差分采取综合误差的方法，不对误差源进行区分，其定位精度受基准站分布和有效距离的影响。经过多年的应用和发展，差分数据通信及改正应用已经非常成熟，大范围的连续运行参考站(Continuously Operating Reference Stations，CORS)基准站布设及用户自主配置的基准站已经得到了广泛的应用。目前差分技术主要应用于卫星定位中，服务对象较为单一。

本发明基于共视时间比对原理，提出了一种基于伪距差分原理的利用导航卫星的授时方法和装置，能有效消除现有单频授时中存在的残余卫星钟差、星历误差、电离层延迟误差等对授时精度和稳定性的影响，以低廉的成本和简易的装置有效实现了单频GNSS与双频GNSS相当的授时精度。并且，现有技术在利用基准站观测信息计算改正数时，是直接将电离层延迟、对流层延迟与其它误差项进行综合处理，用户直接使用基准站端的综合误差修正用户站的相应误差部分，由于各项误差源的空间相关性随着用户与基准站基线长度增加而降低，该种误差处理方法对长距离时用户的改正效果会大幅度降低；本发明对基准站、用户站的大气延迟误差项分别进行建模，用户站只利用基准站计算的残余误差改正数修正用户站建模后残余的误差部分，能有效解决长距离时共视授时精度下降的问题，提高了共视授时在大范围区域内的授时精度和可靠性。

本实例中基于伪距差分原理的利用导航卫星的授时方法和装置，对已知坐标的单频GNSS用户接收双频基准站播发的标准国际海运事业无线电技术委员会(RadioTechnical Commission for Maritime，RTCM)数据，利用基准站观测信息对用户站的共视GPS卫星观测值进行差分修正，实时获取用户更精确的GNSS系统接收机钟差信息，以低廉的成本和简易的装置实现单频GNSS与单站双频GNSS相当的授时精度，有效削减用户的设备成本，同时扩展单频卫星授时的使用范围和应用场景。该实施例中单频GNSS接收机钟差的技术方案，同样适用于单系统或多系统联合的GNSS接收机，包括GPS、GLONASS、GALILEO、北斗及可以转发授时信号的任何通信卫星系统。进一步地，该实施例中单频GNSS接收机钟差的技术方案，同样适用于所述各卫星系统播发的其他可用频点的伪距测量值，包括但不限于第一频点、第二频点、第三频点等。

参照图1，本发明实施例提供了一种利用导航卫星的授时方法，包括如下步骤：

步骤101：根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值；

本实施例中，所述方法之前还包括：

建立卫星单频伪距测量值与对应接收机钟差值的函数模型：

dt_ur＝(P_fi-R-T-I_fi-V_fi)/c+dt_sv (1)

其中，dt_ur表示接收机钟差；P_fi表示第i频点的伪距测量值，单位为米；f_i表示第i频点的频率；R为卫星至接收机间的几何距离；T为对流层延迟误差；I_fi为电离层延迟误差；V_fi为伪距值的测量噪声；dt_sv为卫星钟差；c为光速。

单频用户对(1)式等号右边包含的各误差项通过建模或观测值组合进行削弱或消除：与卫星相关的钟误差(即卫星钟差)、轨道误差利用卫星系统播发参数建模修正，卫星系统播发参数包括星历参数或其它实时改正参数，轨道误差是指利用星历参数计算的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差；对流层延迟误差T由对流层延迟模型(如萨斯塔莫宁(Saastamoinen)模型、霍普菲尔德(Hopfield)模型等)估计；电离层延迟误差I_fi由电离层模型(如克罗布歇(Klobuchar)模型)估计；测量噪声V_fi由载波平滑伪距削弱；但模型不精确引起的残余误差将直接被接收机钟差项吸收，而利用基准站差分改正能够完全或部分抵消该类与空间相关的残余误差项，有效提高接收机钟差的计算精度。

本实施例中，所述根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值，包括：

获取基准站各颗卫星的观测值；

根据获取的基准站各颗卫星的观测值计算影响基准站伪距观测量的各误差项；根据基准站伪距观测量及基准站坐标，计算卫星到基准站接收机的几何距离；

根据计算出的影响基准站伪距观测量的各误差项、卫星到基准站接收机的几何距离计算基准站接收机钟差；

对由基准站各颗卫星计算得到的多个基准站接收机钟差进行加权平均，得到所述基准站接收机钟差最优值。

本实施例中，所述根据获取的基准站各颗卫星的观测值计算影响基准站伪距观测量的各误差项，包括：

通过双频载波相位观测量平滑伪距观测量，减少伪距观测量中的观测噪声；

通过双频消电离层模型计算电离层延迟误差；

通过对流层模型计算对流层延迟误差；

通过系统播发参数建模修正卫星钟差及轨道误差。

进一步地，根据基准站各颗卫星的观测值质量及各系统卫星观测值的整体精度，确定由基准站各颗卫星计算得到的多个基准站接收机钟差的权重。

需要说明的是，当基准站各颗卫星的观测值为双频观测值时，本发明采用双频载波相位观测量平滑伪距观测量及双频消电离层模型计算电离层延迟误差，计算出的各误差项更加精确，进而能够提高整个系统的授时精度。当基准站各颗卫星的观测值为单频观测值时，采用单频载波相位观测量平滑伪距观测量及电离层模型(如Klobuchar模型)计算电离层延迟误差。

对接收的双频基准站各颗卫星信息，伪距测量值采用双频载波平滑伪距计算，通过双频消电离层模型计算f₁频率伪距的电离层延迟误差

表示为：

其中，f₁、f₂表示第1、2频点的频率；P_f1、P_f2为对应频率的伪距测量值。

基准站第i颗卫星计算的接收机钟差与观测量的关系为：

其中，上标i表示第i颗卫星，

表示基准站第i颗卫星计算的接收机钟差。

对基准站观测到同一个卫星系统内的各颗有效卫星，均利用公式(3)计算一个基准站接收机钟差。根据单颗卫星计算的接收机钟差，相对于当前时刻的钟差真值，存在着不确定的随机误差。根据第i颗卫星的高度角、观测值质量等信息计算其权重Wⁱ，加权平均得到所述基准站接收机钟差的最优值Dt，如公式(4)所示，其中，n为基准站观测到的同一个卫星系统内的有效卫星数：

步骤102：根据基准站伪距观测量及估算出的基准站接收机钟差最优值，计算基准站与用户站的共视卫星的伪距误差改正项；

需要说明的是，本发明可以在用户站侧获取基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，然后根据获取的基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，计算基准站接收机钟差最优值及基准站与用户站共视卫星的伪距误差改正项；或者，也可以由基准站获取基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，然后由基准站根据获取的基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，计算基准站接收机钟差最优值及基准站与用户站共视卫星的伪距误差改正项，然后将计算好的伪距误差改正项发送至用户站。

对基准站与用户站各颗共视卫星，利用其P_f1伪距值计算由于误差不精确建模后的剩余误差项，主要包括卫星钟差、星历误差及大气延迟误差项的残余部分，基准站与用户站第K颗共视卫星P_f1伪距的伪距误差改正项表示为：

步骤103：利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差；

需要说明的是，本发明的用户站接收机坐标可以为预先设定值，也可以根据用户站的卫星观测值实时计算得出。

本实施例中，所述步骤103具体包括：

对所述基准站与用户站共视卫星，获取用户站卫星单频观测值，利用获取的用户站卫星单频观测值计算影响用户站伪距观测量的各误差项；

利用用户站伪距观测量和用户站接收机坐标计算卫星到用户站接收机的几何距离；

利用计算出的卫星到用户站接收机的几何距离、影响用户站伪距观测量的各误差项及所述伪距误差改正项，计算用户站接收机钟差。

具体地，对用户站与基准站共视的第j有效卫星，将(5)式计算的该颗卫星的伪距误差改正项

对用户站该颗卫星P_f1伪距值进行修正，经伪距误差改正项修正的用户站第j颗共视卫星计算的接收机钟差表示为：

本实施例中，所述利用获取的用户站卫星单频观测值计算影响用户站伪距观测量的各误差项，具体包括：

通过载波相位观测量平滑伪距观测量，减少伪距观测量中的观测噪声；

通过电离层模型计算电离层延迟误差；

通过对流层模型计算对流层延迟误差；

通过系统播发参数建模修正卫星钟差及轨道误差。

步骤104：根据计算出的用户站接收机钟差对用户站接收机本地时钟进行调整。

本实施例中，当观测到多颗所述基准站与用户站共视卫星时，在所述对用户站接收机本地时钟进行调整之前，所述方法还包括：

确定各颗所述共视卫星的权重；

根据确定的各颗所述共视卫星的权重，对根据各颗所述共视卫星计算出的用户站接收机钟差进行加权平均，得到最终的用户站接收机钟差。

进一步地，根据各颗共视卫星的观测值质量及各系统卫星观测值的整体精度，确定各颗共视卫星的权重。

示例性的，对用户站与基准站共视的所有有效卫星，均利用公式(6)计算出一个用户站的接收机钟差。在同一个卫星系统内，对各颗卫星计算一个权重Wⁱ，经加权平均估计该系统接收机钟差的最优估计值dt_rover，对各颗共视卫星计算出的接收机钟差进行加权平均的计算公式为：

其中，dt_rover为各GNSS卫星系统的接收机钟差最优估计值，包括但不限于GPS、BDS、GLONASS、GALILEO等，Wⁱ为第i颗共视卫星的伪距观测值权重，

为第i颗共视卫星确定的接收机钟差，m为用户站与基准站共视的有效卫星数。

用户接收机时钟通过补偿计算的钟差偏差dt_rover，使接收机本地时钟与卫星系统时间同步，实现授时。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机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，以实现如以上任一项所述的利用导航卫星的授时方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种利用导航卫星的授时装置，所述装置包括处理器及存储器，其中：

所述处理器用于执行存储器中存储的利用导航卫星的授时程序，以实现如以上任一项所述的利用导航卫星的授时方法的步骤。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种利用导航卫星的授时装置，所述装置包括基准站钟差估算模块201、误差改正项计算模块202、用户站钟差计算模块203和时钟调整模块204，其中：

基准站钟差估算模块201，用于根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值；

误差改正项计算模块202，用于根据基准站伪距观测量及估算出的基准站接收机钟差最优值，计算基准站与用户站的共视卫星的伪距误差改正项；

用户站钟差计算模块203，用于利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差；

时钟调整模块204，用于根据计算出的用户站接收机钟差对用户站接收机本地时钟进行调整。

本实施例中，如图3所示，所述装置还包括建模模块205，其中：

建模模块205，用于建立卫星单频伪距测量值与对应接收机钟差值的函数模型：

dt_ur＝(P_fi-R-T-I_fi-V_fi)/c+dt_sv (1)

其中，dt_ur表示接收机钟差；P_fi表示第i频点的伪距测量值，单位为米；f_i表示第i频点的频率；R为卫星至接收机间的几何距离；T为对流层延迟误差；I_fi为电离层延迟误差；V_fi为伪距值的测量噪声；dt_sv为卫星钟差；c为光速。

单频用户对(1)式等号右边包含的各误差项通过建模或观测值组合进行削弱或消除：与卫星相关的钟误差、轨道误差利用卫星系统播发参数建模修正，卫星系统播发参数包括星历参数或其它实时改正参数，轨道误差是指利用星历参数计算的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差；对流层延迟误差T由对流层延迟模型(如萨斯塔莫宁(Saastamoinen)模型、霍普菲尔德(Hopfield)模型等)估计；电离层延迟误差I_fi由电离层模型(如克罗布歇(Klobuchar)模型)估计；测量噪声V_fi由载波平滑伪距削弱；但模型不精确引起的残余误差将直接被接收机钟差项吸收，本发明利用基准站差分改正能够完全或部分抵消该类与空间相关的残余误差项，有效提高接收机钟差的计算精度。

本实施例中，所述基准站钟差估算模块201的根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值，包括：

获取基准站各颗卫星的观测值；

根据获取的基准站各颗卫星的观测值计算影响基准站伪距观测量的各误差项；根据基准站伪距观测量及基准站坐标，计算卫星到基准站接收机的几何距离；

根据计算出的影响基准站伪距观测量的各误差项、卫星到基准站接收机的几何距离计算基准站接收机钟差；

对由基准站各颗卫星计算得到的多个基准站接收机钟差进行加权平均，得到基准站接收机钟差最优值。

本实施例中，所述基准站钟差估算模块201的根据获取的基准站各颗卫星的观测值计算影响基准站伪距观测量的各误差项，包括：

通过双频载波相位观测量平滑伪距观测量，减少伪距观测量中的观测噪声；

通过双频消电离层模型计算电离层延迟误差；

通过对流层模型计算对流层延迟误差；

通过系统播发参数建模修正卫星钟差及轨道误差。

需要说明的是，当基准站各颗卫星的观测值为双频观测值时，本发明采用双频载波相位观测量平滑伪距观测量及双频消电离层模型计算电离层延迟误差，计算出的各误差项更加精确，进而能够提高整个系统的授时精度。当基准站各颗卫星的观测值为单频观测值时，采用单频载波相位观测量平滑伪距观测量及电离层模型(如Klobuchar模型)计算电离层延迟误差。

对接收的双频基准站各颗卫星信息，基准站钟差估算模块201采用双频载波相位观测量平滑伪距观测量，减少伪距观测量中的观测噪声，通过双频消电离层模型计算f₁频率伪距的电离层延迟误差

其中，f₁、f₂表示第1、2频点的频率；P_f1、P_f2为对应频率的伪距测量值。

基准站第i颗卫星计算的接收机钟差与观测量的关系为：

其中，上标i表示第i颗卫星，

表示基准站第i颗卫星计算的接收机钟差。

对基准站观测到同一个卫星系统内的各颗有效卫星，均利用公式(3)计算一个基准站接收机钟差。根据单颗卫星计算的接收机钟差，相对于当前时刻的钟差真值，存在着不确定的随机误差。根据第i颗卫星的高度角、观测值质量等信息计算其权重Wⁱ，加权平均得到所述基准站接收机钟差的最优值Dt，如公式(4)所示，其中，n为基准站观测到的同一个卫星系统内的有效卫星数：

对基准站与用户站各颗共视卫星，利用其P_f1伪距值计算由于误差不精确建模后的剩余误差项，主要包括卫星钟差、星历误差及大气延迟误差项的残余部分，基准站与用户站第K颗共视卫星P_f1伪距的伪距误差改正项表示为：

本实施例中，用户站钟差计算模块203的利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差，包括：

对所述基准站与用户站共视卫星，获取用户站卫星单频观测值，利用获取的用户站卫星单频观测值计算影响用户站伪距观测量的各误差项；

利用用户站伪距观测量和用户站接收机坐标计算卫星到用户站接收机的几何距离；

利用计算出的卫星到用户站接收机的几何距离、影响用户站伪距观测量的各误差项及所述伪距误差改正项，计算用户站接收机钟差。

具体地，对用户站与基准站共视的第j有效卫星，将(5)式计算的该颗卫星的伪距误差改正项

对用户站该颗卫星P_f1伪距值进行修正，经伪距误差改正项修正的用户站第j颗共视卫星计算的接收机钟差表示为：

本实施例中，当观测到多颗所述基准站与用户站共视卫星时，所述用户站钟差计算模块203还用于：

确定各颗所述共视卫星的权重；

根据确定的各颗所述共视卫星的权重，对根据各颗所述共视卫星计算出的用户站接收机钟差进行加权平均，得到最终的用户站接收机钟差。

进一步地，所述用户站钟差计算模块203根据各颗共视卫星的观测值质量及各系统卫星观测值的整体精度，确定各颗共视卫星的权重。

示例性的，对用户站与基准站共视的所有有效卫星，均利用公式(6)计算出一个用户站的接收机钟差。在同一个卫星系统内，对各颗卫星计算一个权重Wⁱ，经加权平均估计该系统接收机钟差的最优估计值dt_rover，对各颗共视卫星计算出的接收机钟差进行加权平均的计算公式为：

其中，dt_rover为各GNSS卫星系统的接收机钟差最优估计值，包括但不限于GPS、BDS、GLONASS、GALILEO等，Wⁱ为第i颗共视卫星的伪距观测值权重，

为第i颗共视卫星确定的接收机钟差，m为用户站与基准站共视的有效卫星数。

用户接收机时钟通过补偿计算的钟差偏差dt_rover，使接收机本地时钟与卫星系统时间同步，实现授时。

本发明实例中，对用户站卫星观测值中由于不精确建模残余的误差项，利用基准站观测数据基于伪距差分原理进行消除，能完全消除卫星钟差，部分消除星历误差、电离层时延和其他残余误差项，实现单频用户与单站双频用户相同精度的实时授时服务。并且，本发明在利用基准站卫星计算共视卫星的误差改正数时，对基准站、用户站端的大气延迟误差项分别进行建模，用户站只利用基准站计算的残余误差改正数修正用户站建模后残余的误差部分，能有效解决长距离时基准站与用户站误差相关性减弱而引起的共视授时精度下降的问题，提高了共视授时在大范围区域内的授时精度和可靠性。本发明实例中，基准站广播的差分信息采用伪距差分的标准RTCM数据格式，在用户测站坐标未知时，支持通过差分定位模式获取更精确的用户坐标，能有效减小单频用户实时估计坐标偏差对授时精度的影响，同时能极大扩大国家CORS网及其它基站的用户数量及使用场景。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现，相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用导航卫星的授时方法，其特征在于，包括：

根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值，所述根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值，包括：获取所述基准站各颗卫星的观测值；根据获取的所述基准站各颗卫星的观测值计算影响基准站伪距观测量的各误差项；根据基准站伪距观测量及基准站坐标，计算卫星到基准站接收机的几何距离；根据计算出的影响基准站伪距观测量的各误差项、卫星到基准站接收机的几何距离计算基准站接收机钟差；对由所述基准站各颗卫星计算得到的多个基准站接收机钟差进行加权平均，得到所述基准站接收机钟差最优值；

根据基准站伪距观测量及估算出的基准站接收机钟差最优值，计算基准站与用户站的共视卫星的伪距误差改正项，所述基准站与用户站第K颗共视卫星的伪距误差改正项表示为：

其中，

表示第K颗共视卫星第一频点的伪距测量值；f₁表示第一频点的频率；R^k为第K颗共视卫星至接收机间的几何距离；T^k为第K颗共视卫星的对流层延迟误差；

为第K颗共视卫星第一频点的电离层延迟误差；

为第K颗共视卫星第一频点的伪距值的测量噪声；c为光速；

为第K颗共视卫星的卫星钟差；Dt为基准站接收机钟差的最优值；

利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差；

利用计算出的用户站接收机钟差对用户站接收机本地时钟进行调整。

2.根据权利要求1所述的利用导航卫星的授时方法，其特征在于，当观测到多颗所述基准站与用户站共视卫星时，在所述对用户站接收机本地时钟进行调整之前，所述方法还包括：

确定各颗所述共视卫星的权重；

根据确定的各颗所述共视卫星的权重，对根据各颗所述共视卫星计算出的用户站接收机钟差进行加权平均，得到最终的用户站接收机钟差。

3.根据权利要求1所述的利用导航卫星的授时方法，其特征在于，所述根据获取的基准站各颗卫星的观测值计算影响基准站伪距观测量的各误差项，包括：

通过双频载波相位观测量平滑伪距观测量，减少伪距观测量中的观测噪声；

通过双频消电离层模型计算电离层延迟误差；

通过对流层模型计算对流层延迟误差；

通过系统播发参数修正卫星钟差及轨道误差。

4.根据权利要求1所述的利用导航卫星的授时方法，其特征在于，所述利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差，包括：

对所述基准站与用户站共视卫星，获取用户站卫星单频观测值，利用获取的用户站卫星单频观测值计算影响用户站伪距观测量的各误差项；

利用用户站伪距观测量和用户站接收机坐标计算卫星到用户站接收机的几何距离；

利用计算出的卫星到用户站接收机的几何距离、影响用户站伪距观测量的各误差项及所述伪距误差改正项，计算用户站接收机钟差。

5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机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，以实现如权利要求1至4中任一项所述的利用导航卫星的授时方法的步骤。

6.一种利用导航卫星的授时装置，其特征在于，包括处理器及存储器，其中：

所述处理器用于执行存储器中存储的利用导航卫星的授时程序，以实现如权利要求1至4中任一项所述的利用导航卫星的授时方法的步骤。

7.一种利用导航卫星的授时装置，其特征在于，包括基准站钟差估算模块、误差改正项计算模块、用户站钟差计算模块和时钟调整模块，其中：

基准站钟差估算模块，用于根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值，所述根据基准站各颗卫星的观测值及基准站坐标，估算基准站接收机钟差最优值，包括：获取所述基准站各颗卫星的观测值；根据获取的所述基准站各颗卫星的观测值计算影响基准站伪距观测量的各误差项；根据基准站伪距观测量及基准站坐标，计算卫星到基准站接收机的几何距离；根据计算出的影响基准站伪距观测量的各误差项、卫星到基准站接收机的几何距离计算基准站接收机钟差；对由所述基准站各颗卫星计算得到的多个基准站接收机钟差进行加权平均，得到所述基准站接收机钟差最优值；

误差改正项计算模块，用于根据基准站伪距观测量及估算出的基准站接收机钟差最优值，计算基准站与用户站的共视卫星的伪距误差改正项，所述基准站与用户站第K颗共视卫星的伪距误差改正项表示为：

其中，

表示第K颗共视卫星第一频点的伪距测量值；f₁表示第一频点的频率；R^k为第K颗共视卫星至接收机间的几何距离；T^k为第K颗共视卫星的对流层延迟误差；

为第K颗共视卫星第一频点的电离层延迟误差；

为第K颗共视卫星第一频点的伪距值的测量噪声；c为光速；

为第K颗共视卫星的卫星钟差；Dt为基准站接收机钟差的最优值；

用户站钟差计算模块，用于利用计算出的伪距误差改正项修正用户站伪距观测量，并利用修正后的用户站伪距观测量计算用户站接收机钟差；

时钟调整模块，用于利用计算出的用户站接收机钟差对用户站接收机本地时钟进行调整。

8.根据权利要求7所述的利用导航卫星的授时装置，其特征在于，当观测到多颗所述基准站与用户站共视卫星时，所述用户站钟差计算模块还用于：

确定各颗所述共视卫星的权重；

根据确定的各颗所述共视卫星的权重，对根据各颗所述共视卫星计算出的用户站接收机钟差进行加权平均，得到最终的用户站接收机钟差。

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