CN111884748B - 应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法，包括：设定起始跟踪时刻；计算每秒单个或者组合伪距对应的钟差；在第i个起始跟踪时刻计算钟差；输出所有时刻不同间隔的钟差数据。本申请方法兼容了卫星共视统一的国际标准格式CGGTTS，又扩展了不同时间间隔的数据，可有效应用在更低精度的晶振和铷钟的远程驯服；提高用户在卫星共视中的可靠性。有利于时间频率领域的远程校准和计量的推广；本申请方法和卫星导航差分数据格式具有兼容性，可同时应用于高精度定位及高精度时钟源的系统中。

Description

应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法
技术领域
本发明属于卫星导航技术领域，具体涉及一种应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法。
背景技术
目前GPS或北斗同步时钟大部分采用卫星导航单向授时，为用户提供准确的时间频率。随着工业领域、5G通信领域、时间频率校准计量领域等对时间频率的可溯源性、安全性、高精度均有较大的需求。采用卫星共视法时间同步可解决这些问题，但这种双向授时法没有统一的数据交互格式，且当前采用的国际统一的卫星共视数据交互格式，CGGTTS格式采用16分钟间隔进行拟合，不能满足利用卫星共视法对铷钟、恒温晶振的实时驯服。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本申请提出一种应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法，实现了统一一种卫星共视中实时的交互格式，并和现有的卫星导航差分格式有一定的兼容性，可实现差分定位、卫星共视驯服时钟同步实现。
一种应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法，包括如下：
设定起始跟踪时刻；
计算每秒单个或者组合伪距对应的钟差；
在第i个起始跟踪时刻计算钟差；
输出所有时刻钟差。
所述设定起始跟踪时刻，包括：
设定参考起始跟踪时刻为每天的0点，记作Time_Ref(0)；
则第i个起始跟踪时刻Time(i)＝Time_Ref(0)+i*△T
其中i＝0、1、2、…；△T＝300s、600s、…，△T为30秒的整数倍。
所述每秒单个或者组合伪距对应的钟差，计算方法按照国际计量局BIPM 制定的格式规范《CGGTTS-Version 2E:an extended standard for GNSS Time Transfer》中约定的单频用户和双频用户对钟差的计算。
当第i个起始跟踪时刻Time(i)小于等于60秒时，所述第i个起始跟踪时刻钟差，直接取瞬时钟差值。
当第i个起始跟踪时刻Time(i)大于60秒时，所述第i个起始跟踪时刻钟差计算方法如下：
将第i个起始跟踪时刻分为m组，每组间隔为n秒，则m×n＝i；
每n秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的钟差数据作为中间值数据△ti(i＝0，1…，m-1)；
对中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
所述第i个起始跟踪时刻，i＝10时，300秒间隔数据的钟差值：
每15秒的数据做一次最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti(i＝0，1，…，19)；
对20组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
所述第i个起始跟踪时刻，i＝20时，600秒间隔数据的钟差值：
每15秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti(i＝0，1，…，39)；
对40组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
所述第i个起始跟踪时刻，i＝32时，960秒间隔数据的钟差值：
剔除前120秒、最后60秒的数据，剩余780秒的数据；
对780秒的数据进行分组，每15秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti(i＝0,1，…，51)；
再对52组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，然后取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
本申请所达到的有益效果：
1、本申请方法兼容了卫星共视统一的国际标准格式CGGTTS，又扩展了不同时间间隔的数据，可有效应用在更低精度的晶振和铷钟的远程驯服中。经过实物验证，对铷钟的驯服已取得较好的结果，时间准确度可达到10ns(95％，溯源至UTC(k))。
2、本申请方法兼容北斗、GPS、GLONASS、Galileo等卫星系统，所有频点的信号，可提高用户在卫星共视中的可靠性。
3、本申请方法包含的共视数据的生成频率最高达1秒，使时间频率的远程溯源和RTK差分一样简单方便，有利于时间频率领域的远程校准和计量的推广；
4、本申请方法和卫星导航差分数据格式具有兼容性，可同时应用于高精度定位及高精度时钟源的系统中。
附图说明
图1本申请实施例的一种应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法；
图2本申请实施例的第i个起始跟踪时刻钟差计算方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
一种应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法，如图1所示，包括如下：
步骤S101：设定起始跟踪时刻；
步骤S102：计算每秒单个或者组合伪距对应的钟差；
步骤S103：在第i个起始跟踪时刻计算钟差；
步骤S104：输出所有时刻钟差。
所述设定起始跟踪时刻，包括：
设定参考起始跟踪时刻为每天的0点，记作Time_Ref(0)；
则第i个起始跟踪时刻Time(i)＝Time_Ref(0)+i*△T
其中i＝0、1、2、…；△T＝300s、600s、…，△T为30秒的整数倍。
所述每秒单个或者组合伪距对应的钟差，计算方法按照国际计量局BIPM 制定的格式规范《CGGTTS-Version 2E:an extended standard for GNSS Time Transfer》中约定的单频用户和双频用户对钟差的计算。
当第i个起始跟踪时刻Time(i)小于等于60秒时，所述第i个起始跟踪时刻钟差，直接取瞬时钟差值。
当第i个起始跟踪时刻Time(i)大于60秒时，所述第i个起始跟踪时刻钟差计算方法如下：
步骤S201：将第i个起始跟踪时刻分为m组，每组间隔为n秒，则m×n＝i；
步骤S202：每n秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti(i＝0，1…，m-1)；
步骤S203：对中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
所述第i个起始跟踪时刻，i＝10时，300秒间隔数据的钟差值：
每15秒的数据做一次最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti(i＝0，1，…，19)；
对20组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
所述第i个起始跟踪时刻，i＝20时，600秒间隔数据的钟差值：
每15秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti(i＝0，1，…，39)；
对40组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
所述第i个起始跟踪时刻，i＝32时，960秒间隔数据的钟差值：
剔除前120秒、最后60秒的数据，剩余780秒的数据；
对780秒的数据进行分组，每15秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti(i＝0,1，…，51)；
再对52组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，然后取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
本实施例具体应用见如下表格：
表1为数据类型定义；
表1数据类型的定义
Figure BDA0002600179820000041
Figure BDA0002600179820000051
共视法实时数据交互格式：
表2：信息类型的格式
Figure BDA0002600179820000052
表3：信息类型列表
Figure BDA0002600179820000053
Figure BDA0002600179820000061
信息类型4010～4095中，每个数据域用下述的一个数据类型DFxxx表示。
表4数据域信息表
Figure BDA0002600179820000062
Figure BDA0002600179820000071
Figure BDA0002600179820000081
表5 4010-4049信息类型的信息头列表
Figure BDA0002600179820000082
表6 4010～4089信息类型数据体列表
Figure BDA0002600179820000083
说明：GNSS码伪距对应的信息，先按伪距类型排列，然后按卫星编号循环排列。如L1CA(PRN01)、L1P(PRN01)、L2P(PRN01)、L3P(PRN01)；…… L1CA(PRN32)、L1P(PRN32)、L2P(PRN32)、L3P(PRN32)；
表7 4090-4095信息类型的信息头列表
Figure BDA0002600179820000091
表8 4090-4095信息类型的信息体列表
Figure BDA0002600179820000092
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法，其特征在于，包括如下：
设定起始跟踪时刻；
计算每秒单个或者组合伪距对应的钟差；
在第i个起始跟踪时刻计算钟差；
输出所有时刻不同间隔的钟差；
所述设定起始跟踪时刻，包括：
设定参考起始跟踪时刻为每天的0点，记作Time_Ref(0)；
则第i个起始跟踪时刻Time(i)＝Time_Ref(0)+i*△T
其中i＝0、1、2、…；△T＝300s、600s、…，△T为300秒的整数倍；
所述每秒单个或者组合伪距对应的钟差，计算方法按照国际计量局BIPM制定的格式规范中约定的单频用户和双频用户对钟差的计算；
当所述第i个起始跟踪时刻Time(i)小于等于60秒时，所述第i个起始跟踪时刻钟差，直接取瞬时钟差值；
当第i个起始跟踪时刻Time(i)大于60秒时，所述第i个起始跟踪时刻钟差计算方法如下：
将第i个起始跟踪时刻分为m组，每组间隔为n秒，则m×n＝i；
每n秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti,i＝0，1…，m-1；
对中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
2.根据权利要求1所述的应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法，其特征在于：所述第i个起始跟踪时刻，i＝10时，300秒间隔数据的钟差值：
每15秒的数据做一次最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti,i＝0，1，…，19；
对20组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
3.根据权利要求1所述的应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法，其特征在于：所述第i个起始跟踪时刻，i＝20时，600秒间隔数据的钟差值：
每15秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti,i＝0，1，…，39；
对40组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
4.根据权利要求1所述的应用于卫星共视法时间同步中实时数据交互的编码方法，其特征在于：所述第i个起始跟踪时刻，i＝32时，960秒间隔数据的钟差值：
剔除前120秒、最后60秒的数据，剩余780秒的数据；
对780秒的数据进行分组，每15秒的数据做最小二乘法二次曲线拟合，获取中点时刻对应的数据作为中间值数据△ti,i＝0,1，…，51；
再对52组中间值数据△ti进行最小二乘法一次直线拟合，然后取中点时刻对应的数值△t作为钟差值。
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