CN109738912B - 一种基于gnss卫星信号实现固定点授时的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于GNSS卫星信号实现固定点授时的方法，能够实现可靠、稳定的授时。通过分析接收机跟踪卫星观测量特点，选择高精度授时可用的跟踪卫星观测量集合提供给高精度授时应用。该动态选星方法能够为固定点高精度授实时提供可用的卫星观测量集合，减小接收天线周围环境干扰，因此本发明对进一步提高固定点高精度授时应用性能具有一定意义。通过对接收机跟踪卫星的伪距与星地集合距离差作聚类处理，优选出用于授时的卫星观测量集合提供给授时模块，算法上减小了由于接收机环境对于授时精度的影响；本发明能够提高GNSS固定点高精度授时的环境适应性，从而能够有效提高固定点高精度授时的授时稳定性。

Description

一种基于GNSS卫星信号实现固定点授时的方法

技术领域

本发明属于大地测量和卫星导航技术领域，具体涉及一种基于GNSS卫星信号实现固定点(位置已知)授时的方法。

背景技术

基于卫星导航系统的授时系统可全球全天时全天候地进行授时，具有成本低、可以远距离实现以及信号相对稳定等优点，而具有很大的应用市场和研究价值。基于GNSS卫星导航系统的单向授时有传统的PVT解算模式和位置固定的解算模式。传统的PVT解算方法利用传统GNSS导航接收机的PVT解算结果中的钟差信息修正接收机时间，从而得到精确的GNSST(GNSS系统时间)，完成授时，由于传统的PVT解算是基于位置方差最小的方法，与授时解算的约束有差异，因此其对于授时来说不是最优的。位置固定的解算模式，将接收机天线位置固定精确已知，通过计算接收机跟踪卫星的伪距信息，辅之以卫星轨道、钟差、电离层和对流层信息修正，以各颗卫星钟差最小均方误差为约束，在接收机端得到精确的GNSST，从而完成授时。

在位置固定的解算模式中，卫星观测量由于具体环境影响而存在误差(例如多径等)，其对于授时精度的影响较大，因此该模式下的卫星选星算法对于授时精度的提高具有重大意义。传统的GNSS固定点高精度授时方法，其工作原理是：基于星历信息解算卫星位置，从而得到卫星和接收机几何距离，对于接收机输出的跟踪卫星伪距观测量作卫星钟差、轨道误差、电离层和对流层修正，计算跟踪卫星几何距离与修正后的伪距信息，得到跟踪卫星与接收机的钟差信息，基于该钟差信心作最小二乘计算得到接收机和卫星钟差信息的估计值，使用该估计值修正接收机时间。由于其解算中使用接收机跟踪的所有可见卫星，因此对于实际环境中的多径等干扰信息也被引入到授时误差中，引起授时误差波动，授时的可靠性和稳定性也与环境密切相关。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于GNSS卫星信号实现固定点授时的方法，能够实现可靠、稳定的授时。

为实现上述目的，本发明的一种基于GNSS卫星信号实现固定点授时的方法，

利用固定点的卫星观测量集合求解GNSS系统时间，其中，卫星观测量集合获取方式如下：

步骤3.1，将接收机伪距与星地几何距离差作为卫星观测量；

令集合S₂＝{Δρ_i}，其中，Δρ_i,为第i个卫星观测量，i取1,2,3,4…..N中的任意一个值，N为跟踪卫星总个数，N≥2；

步骤3.2，获得各个卫星观测量的差值Δρ_i,j＝Δρ_i-Δρ_j，j＝1,2,3,4…..N，j≠i，将使得Δρ_i,j<T_threshold的Δρ_j写入集合S₂，其中T_threshold表示卫星钟差的差异；

步骤3.4，统计集合S₂的元素个数M，若

则执行步骤3.4，其中P为2、3或4；否则，将集合S₂清空，i取1,2,3,4…..N中未被取过的任意一个值，令集合S₂＝{Δρ_i}，执行步骤3.2；其中int(·)表示取整；

步骤3.3，集合S2即为提供给授时解算单元的卫星观测量集合。

其中，接收机伪距与星地几何距离差获取方式为：

接收机获取跟踪卫星的伪距观测量信息，并根据卫星钟差模型、对流层模型和电离层模型修正该伪距观测量信息，将修正后的伪距观测量信息与各自的星地几何距离作差，获取接收机伪距与星地几何距离差。

有益效果：

与传统方法相比，该方法对于卫星观测量的选择进行了优化，本发明所提出的用于GNSS卫星固定点高精度授时的方法针对GNSS固定点高精度授时应用中实际环境对于授时精度的影响，通过分析接收机跟踪卫星观测量特点，选择高精度授时可用的跟踪卫星观测量集合提供给高精度授时应用。该动态选星方法能够为固定点高精度授实时提供可用的卫星观测量集合，减小接收天线周围环境干扰，因此本发明对进一步提高固定点高精度授时应用性能具有一定意义。通过对接收机跟踪卫星的伪距与星地集合距离差作聚类处理，优选出用于授时的卫星观测量集合提供给授时模块，算法上减小了由于接收机环境对于授时精度的影响；本方法观使得固定点高精度授时受环境的影响有所减小，能够提高GNSS固定点高精度授时的环境适应性，从而能够有效提高固定点高精度授时的授时稳定性。

附图说明

图1为本发明的一种基于GNSS卫星信号实现固定点授时的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明的一种基于GNSS卫星信号实现固定点授时的方法流程图如图1所示，在传统GNSS固定点高精度授时方法下，接收机获得跟踪卫星修正后的伪距与星地几何距离之差，通过本发明方法提供卫星观测量选择后，再提供给后端授时解算单元，完成高精度授时。包括如下步骤：

步骤1，固定点GNSS接收机位置为(X0，Y0，Z0)，接收机根据接收到的卫星星历计算跟踪卫星的位置，由接收机位置以及跟踪卫星位置计算接收机到跟踪卫星的星地几何距离；

步骤2，接收机获取跟踪卫星的伪距观测量信息，并根据卫星钟差模型、对流层模型和电离层模型修正该伪距观测量信息，将修正后的伪距观测量信息与各自的星地几何距离作差，获取接收机伪距与星地几何距离差；

步骤3，GNSS固定点高精度授时选星算法：将接收机伪距与星地几何距离差作为卫星观测量，基于各个卫星观测量的差值，得到最终提供给授时解算单元的卫星观测量集合，包括如下子步骤：

步骤3.1，令集合S₂＝{Δρ_i}，其中，Δρ_i,为第i个卫星观测量，i取1,2,3,4…..N中的任意一个值，N为跟踪卫星总个数，N≥2；

步骤3.2，获得各个卫星观测量的差值Δρ_i,j＝Δρ_i-Δρ_j，j＝1,2,3,4…..N，j≠i，将使得Δρ_i,j<T_threshold的Δρ_j写入集合S₂，其中T_threshold表示卫星钟差的差异；

步骤3.3，统计集合S₂的元素个数M，若

则执行步骤3.4，其中P为2、3或4；否则，将集合S₂清空，i取1,2,3,4…..N中未被取过的任意一个值，令集合S₂＝{Δρ_i}，执行步骤3.2；其中int(·)表示取整；

步骤3.4，集合S2即为提供给授时解算单元的卫星观测量集合；

步骤4，将步骤3中得到的得到最终提供给授时解算单元的卫星观测量集合送入GNSS固定点授时解算单元，完成GNSS固定点授时。

所述授时解算单元为高精度授时解算单元。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (2)

1.一种基于GNSS卫星信号实现固定点授时的方法，利用固定点的卫星观测量集合求解GNSS系统时间，其特征在于，卫星观测量集合获取方式如下：

步骤3.1，将接收机伪距与星地几何距离差作为卫星观测量；

令集合S₂＝{Δρ_i}，其中，Δρ_i为第i个卫星观测量，i取1,2,3,4…N中的任意一个值，N为跟踪卫星总个数，N≥2；

步骤3.2，获得各个卫星观测量的差值Δρ_i,j＝Δρ_i-Δρ_j，j＝1,2,3,4…N，j≠i，将使得Δρ_i,j<T_threshold的Δρ_j写入集合S₂，其中T_threshold表示卫星钟差的差异；

步骤3.3，统计集合S₂的元素个数M，若

则执行步骤3.4，其中P为2、3或4；否则，将集合S₂清空，i取1,2,3,4…N中未被取过的任意一个值，令集合S₂＝{Δρ_i}，执行步骤3.2；其中int(·)表示取整；

步骤3.4，集合S₂即为提供给授时解算单元的卫星观测量集合。

2.如权利要求1所述的一种基于GNSS卫星信号实现固定点授时的方法，其特征在于，接收机伪距与星地几何距离差获取方式为：

接收机获取跟踪卫星的伪距观测量信息，并根据卫星钟差模型、对流层模型和电离层模型修正该伪距观测量信息，将修正后的伪距观测量信息与各自的星地几何距离作差，获取接收机伪距与星地几何距离差。

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