CN112147644A - 星地协同确定时空基准的方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种星地协同确定时空基准的方法、装置、设备及存储介质，涉及无线电导航技术领域，本方法包括：根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量；根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量；接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数；根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量；进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。解决了现有技术中，由于导航信号包括导航干扰信号，因此根据导航信号确定的时空基准不准确的问题。

Description

星地协同确定时空基准的方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及无线电导航技术领域，特别是涉及一种星地协同确定时空基准的方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
全球导航卫星系统(英文：Global Navigation Satellite System；简写：GNSS)在人们的日常活动中扮演着日渐重要的角色。现有的中轨通信卫星系统主要包括铱星系统、全球星系统、国际海事卫星组织的P-21系统等。中轨通信卫星主要是指卫星轨道距离地球表面2000～20000km的通信卫星，它相对于地面是快速运动的。
相关技术中，中轨通信卫星可以使用星载导航接收机接收导航卫星发射的导航信号来获取时空基准，星载导航接收机安装在中轨通信卫星的对地面，接收来自地球一侧的未被地球遮挡的导航卫星的旁瓣信号和部分主瓣信号。由于地球位于导航卫星和中轨通信卫星之间，导航卫星与中轨通信卫星之间的距离相比地球与中轨通信卫星之间的距离较远，从导航卫星发射到中轨通信卫星的旁瓣信号的信号强度低于从地球发射到中轨通信卫星的干扰信号的信号强度，根据包括导航干扰信号在内的导航信号确定的时空基准存在不准确的问题，因此会对中轨通信卫星的导航安全带来重大威胁，
因此，有必要提供一种新的确定中轨通信卫星的时空基准的方法。
发明内容
基于此，有必要针对根据包括导航干扰信号在内的导航信号确定的时空基准存在不准确的问题，提供一种星地协同确定时空基准的方法、装置、设备及存储介质。
第一方面，提供了一种星地协同确定时空基准的方法，该方法用于目标通信卫星中，包括：
根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位，k为大于1的正整数；
根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，候选状态量包括目标通信卫星的候选位置矢量、候选速度矢量、候选钟差和候选频差；
接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数；
根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量；
进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，最终状态量包括最终位置矢量、最终速度矢量、最终钟差和最终频差。
在其中一个实施例中，目标通信卫星位于目标通信卫星星座中，目标通信卫星星座包括多个通信卫星，接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数之前，方法还包括：
在第k个历元，利用星间链路，获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离，得到星间链路测量结果；
将星间链路测量结果和原始导航观测量发送至地面计算中心；
其中，星间链路测量结果和原始导航观测量用于触发地面计算中心根据星间链路测量结果和原始导航观测量计算星历参数和历书参数。
在其中一个实施例中，进行完好性监测，包括：
对目标通信卫星的秒脉冲进行监测，当监测到秒脉冲跳跃且不回归，或者，当监测到秒脉冲与馈电秒脉冲在预设时长内出现了持续的差异，确定完好性监测不通过；
对候选位置矢量和候选速度矢量进行监测，当监测到候选位置矢量与预测位置矢量的差值大于第一差值阈值，或者，当监测到候选速度矢量与预测速度矢量的差值大于第二差值阈值时，确定完好性监测不通过；
对接收到的导航信号的载噪比进行监测，当载噪比大于载噪比阈值时，确定完好性监测不通过。
在其中一个实施例中，基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，包括：
当完好性监测的结果为完好性监测不通过时，将预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为最终状态量；
当完好性监测的结果为完好性监测通过时，将候选状态量获取为最终状态量。
在其中一个实施例中，基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量之后，方法还包括：
根据最终状态量中的最终钟差和最终频差对目标通信卫星的秒脉冲进行调整，得到调整后的秒脉冲，将调整后的秒脉冲通过秒脉冲广播总线发送至目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
通过卫星数据总线将最终状态量中的最终速度矢量和最终位置矢量以及第k个历元发送至目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
生成与时间相关的遥测量，将遥测量发送至目标通信卫星中请求遥测量的电子系统中。
在其中一个实施例中，根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，包括：
当可见导航卫星的数量大于或等于4时，根据原始导航观测量计算候选状态量；
对应地，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，包括：
当可见导航卫星的数量大于或等于4时，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
在其中一个实施例中，方法还包括：
当可见导航卫星的数量小于4时，将预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
第二方面，提供一种星地协同确定时空基准的方法，该方法用于地面计算中心中，包括：
接收目标通信卫星发送的原始导航观测量，原始导航观测量是目标通信卫星根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号得到的，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位；
接收目标通信卫星发送的星间链路测量结果，星间链路测量结果是目标通信卫星在第k个历元，利用星间链路获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离后得到的；
根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，并将星历参数和历书参数发送至目标通信卫星；
其中，星历参数和历书参数用于触发目标通信卫星根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
在其中一个实施例中，根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，包括：
根据原始导航观测量和星间链路测量结果进行精密定轨，得到精密定轨结果；
根据精密定轨结果确定目标通信卫星在第K个历元之后的预设时间段内的轨道外推结果；
根据轨道外推结果确定星历参数和历书参数。
第三方面，提供一种星地协同确定时空基准的装置，装置用于目标通信卫星中，装置包括：
第一获取模块，用于根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位，k为大于1的正整数；
第二获取模块，用于根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，候选状态量包括目标通信卫星的候选位置矢量、候选速度矢量、候选钟差和候选频差；
接收模块，用于接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数；
预测模块，用于根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量；
监测模块，用于进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，最终状态量包括最终位置矢量、最终速度矢量、最终钟差和最终频差。
第四方面，提供一种星地协同确定时空基准的装置，装置用于地面计算中心中，装置包括：
第一接收模块，用于接收目标通信卫星发送的原始导航观测量，原始导航观测量是目标通信卫星根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号得到的，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位；
第二接收模块，用于接收目标通信卫星发送的星间链路测量结果，星间链路测量结果是目标通信卫星在第k个历元，利用星间链路获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离后得到的；
处理模块，用于根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，并将星历参数和历书参数发送至目标通信卫星；
其中，星历参数和历书参数用于触发目标通信卫星根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
第五方面，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面任一项的方法的步骤；或者，处理器执行计算机程序时实现上述第二方面任一项的方法的步骤。
第六方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一项的方法的步骤；或者，计算机程序被处理器执行时实现第二方面任一项的方法的步骤。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请实施例中，目标通信卫星通过导航信号获取导航观测量，并根据导航观测量计算得到目标通信卫星在第k个历元的候选状态量。同时，目标通信卫星通过从地面计算中心接收的星历参数和历书参数计算得到目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。在此基础上，目标通信卫星根据完好性监测结果、候选状态量、预测位置矢量和预测速度矢量确定目标通信卫星在第k个历元的的最终状态量，实现了通信卫星与地面计算中心协同处理以确定目标通信卫星的最终状态量。解决了现有技术中，由于导航信号包括导航干扰信号，因此根据导航信号确定的时空基准不准确的问题。
附图说明
图1a至图1c为本申请实施例提供的一种实施环境的示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种实施环境的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种星地协同确定时空基准的方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的一种目标通信卫星的完好性监测的示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种星地协同确定时空基准的方法的流程图；
图6为本申请实施例提供的另一种星地协同确定时空基准的方法的流程图；
图7为本申请实施例提供的另一种星地协同确定时空基准的方法的流程图；
图8为本申请实施例提供的另一种星地协同确定时空基准的方法的流程图；
图9为本申请实施例提供的一种星地协同确定时空基准的装置模块图；
图10为本申请实施例提供的一种星地协同确定时空基准的装置模块图；
图11为本申请实施例提供的一种目标通信卫星的框图；
图12为本申请实施例提供的一种地面计算中心的框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
全球导航卫星系统(英文：Global Navigation Satellite System，简写：GNSS)在人们的日常活动中扮演着日渐重要的角色。各个国家都在积极发展自己的卫星通信系统。目前发展新一代卫星通信系统面临着轨位少和可用频率有限等问题。中轨通信卫星一方面可克服地球同步轨道轨位受限问题，另一方面可通过频谱认知避开对地球同步轨道卫星的干扰，实现频率复用。因此，中轨通信卫星系统是我国发展全球宽带卫星通信系统的重要选项。在所有中轨道中，两万公里附近的恒星日和太阳日回归轨道辐照特性已经得到充分验证，不仅是全球导航卫星系统的重要轨道，也是未来发展宽带卫星通信的重要候选轨道。
传统的铱星通信系统、全球星通信系统、海事卫星通信系统等主要关注语音通信和窄带数据通信，通常采用L、S波段，而新一代卫星通信系统如Starlink(美国太空探索技术公司提出的太空星链)、OneWeb(全球卫星电信网络的美国初创公司提出)等则关注宽带数据通信。新一代卫星通信系统大多采用X、Ku、K、Ka、V等高频段，V频段频率范围可以达到40～75GHz。由于链路衰减与频段频率的平方成正比，因此新一代卫星通信系统面临着比传统的通信系统更大的链路衰减。为了降低链路衰减并保证更高的通信速率，新一代卫星通信可以选择波束定向通信体制。如图1a所示，图1a示出了多个通信卫星通过波束定向技术向地面终端发送通信信号。
相关技术中，地球同步轨道通信卫星相对于地面静止，因此，地球同步轨道通信卫星可以利用测控和馈电链路的测量能力来确定通信卫星的时空基准。低轨通信卫星具有良好的导航信号可见性，且导航信号不易受干扰，因此可以利用卫星导航信号确定通信卫星的时空基准。然而，中轨通信卫星的轨道高度为2万公里，其相对于地球高速运动，运动速度达到了若干千米每秒，因此测控和馈电链路的可视弧段有限，星间链路只能提供相对测量，因此不能利用测控和馈电链路的测量确定时空基准；同时，虽然中轨通信卫星也可以使用星载导航接收机接收导航卫星发射的导航信号来获取时空基准，如图1b所示，图1b中，A为导航卫星，B为通信卫星，C为地球，G为电离层和对流层，E表示旁瓣信号，F表示主瓣信号，D表示地影区。星载导航接收机安装在中轨通信卫星的对地面，接收来自地球一侧的未被地球遮挡的导航卫星的旁瓣信号和部分主瓣信号。如图1c所示，由于地球位于导航卫星和中轨通信卫星之间，导航卫星与中轨通信卫星之间的距离相比地球与中轨通信卫星之间的距离较远，因此，从导航卫星发射到中轨通信卫星的旁瓣信号的信号强度低于从地球发射到中轨通信卫星的干扰信号的信号强度，根据包括导航干扰信号在内的导航信号确定的时空基准存在不准确的问题，因此会对中轨通信卫星的导航安全带来重大威胁。
综上所述，轨道高度为两万公里的中轨通信卫星既不能像地球同步轨道卫星那样依赖测控和馈电链路获得时空基准，也不能像低轨通信卫星那样简单的接收卫星导航信号解决时空基准问题。
本申请实施例，通过目标通信卫星获取原始导航观测量和星间链路测量结果，并将原始导航观测量和星间链路测量结果发送给地面计算中心，通过接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数进行完好性监测，根据完好性监测结果确定目标通信卫星的最终状态量，实现了通信卫星与地面计算中心协同处理以确定目标通信卫星的最终状态量。解决了现有技术中，由于导航信号包括导航干扰信号，因此根据导航信号确定的时空基准不准确的问题。
下面将结合附图详细说明本申请实施例提供的星地协同确定时空基准的方法所涉及到的实施环境进行简要说明。
请参考图2所示，图2是本申请实施例提供的星地协同确定时空基准的方法所涉及到的一种实施环境的示意图。图2中A表示导航卫星，B表示通信卫星，C表示地球，E表示地面计算中心，MEO表示中地球轨道，导航卫星和通信卫星均在MEO上运行。该实施环境中包括多个导航卫星、中轨通信卫星星座和位于地球上的地面计算中心，中轨通信卫星星座包括至少一个中轨通信卫星，目标通信卫星为中轨通信卫星星座包括的一个中轨通信卫星。
其中，多个导航卫星用于向中轨通信卫星星座中包括的中轨通信卫星发射导航信号。目标通信卫星上安装有导航接收机，导航接收机用于接收导航信号和地面计算中心发送的星历参数和历书参数，导航接收机还用于从导航信号中获取原始导航观测量。目标通信卫星用于通过星间链路测距计算获取其与中轨通信卫星星座中包括的其他中轨通信卫星之间的相对距离，并获得星间链路测量结果。中轨通信卫星基于定向波束技术将原始导航观测量和星间链路测量结果发送刚给地面计算中心。
地面计算中心根据原始导航观测量和星间链路测量进行事后精密定轨、动力学轨道外推以及星历反演，得到星历参数和历书参数。地面计算中心将星历参数和历书参数发送给目标通信卫星。
目标通信卫星根据接收到的星历参数和历书参数计算其在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。目标通信卫星还进行完好性监测，得到完好性监测结果。并根据完好性监测结果确定目标通信卫星的最终状态量，目标通信卫星的最终状态量即目标通信卫星的时空基准。
其中，导航接收机一般会在最靠近世界协调时整秒的时刻采集导航观测量，这个时刻称为历元。第k个历元为导航接收机的秒脉冲的上升沿所对应的历元时刻。所采集的原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位，导航观测量还包括伪距、积分多普勒、载噪比等。伪距是信号的接收时刻与信号携带的发送时刻的差值乘以光速得到的导航卫星与通信卫星之间的大概距离；积分多普勒是相邻历元中的载波相周数，包括了导航接收机时钟频率导致的误差；载噪比是数字信号处理单元的输出，可以用于评估接收到的导航信号的信号强度，载噪比越高表示信号强度越大。
星历参数包括基本轨道参数及摄动改正量，由其确定的卫星位置精度高，可用于定位计算和短期预报。历书参数用于提供基本轨道参数，精度低，可用于导航接收机快速捕捉卫星和长期预报。
星间链路是指用于卫星之间通信的链路，也称为星际链路或交叉链路(英文：Crosslink)。通过星间链路可以实现卫星之间的信息传输和交换。多个通信卫星通过星间链路进行通信，形成一个以卫星作为交换节点的空间通信网络。星间链路采用较高的工作频段或采用激光星间链路。
请参考图3，图3为一个实施例提供的一种星地协同确定时空基准的方法的流程图。该方法可以应用于图2所示实施环境中的目标通信卫星中。如图3所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤101、根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量。
其中，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位，K为历元编号，k为大于1的正整数。
本申请实施例中，在当前时间历元K，目标通信卫星上的导航接收机接收导航信号，采集原始导航观测量，并将原始导航观测量存入目标通信卫星的存储模块。
步骤102、根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量。
其中，状态量包括位置矢量、速度矢量、钟差和频差。在不考虑目标通信卫星的自转和尺寸的影响的情况下，位置矢量即目标通信卫星在第K个历元时刻的轨道位置；速度矢量即目标通信卫星在第K个历元时刻的运动速度矢量。导航接收机安装在目标通信卫星的对地面，因此目标通信卫星的速度矢量和位置矢量也可以认为是导航接收机的速度矢量和位置矢量。导航接收机还可以根据导航观测量获取在第K个历元时刻导航卫星的时钟，根据导航卫星时钟和目标通信卫星在第K个历元时刻自身的时钟解算二者的频率误差，该频率误差称为频差。目标通信卫星在第K个历元时刻自身的时钟与世界协调时的误差称为钟差。
本申请实施例中，将根据原始导航观测量计算出来的状态量称为候选状态量，候选状态量包括目标通信卫星的候选位置矢量、候选速度矢量、候选钟差和候选频差。
在一种可能的实现方式中，根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第K个历元的候选状态量的过程可以包括：
A1、根据原始导航观测量，计算伪距。
A2、根据伪距和伪距定位原理构建导航解算方程。
导航解算方程为：ρ＝r+δtu-δt+I+T+ερ
其中，ρ为伪距，r为通信卫星与导航卫星的距离，δtu为导航接收机的钟差，δt为目标通信卫星的钟差，I为电离层延时，T为对流层延时，ερ为伪距测量误差。其中，时间参量δt、I、T、ερ均以该时间参量乘以光速后的距离量表示。
可选的，可以将导航解算方程简化为校正后的伪距观测方程：
ρc＝r+δtu
其中，ρc为校正后的伪距。
A3、根据导航解算方程进行解算，得到目标通信卫星在第k个历元的状态量。
本申请实施例中，可采用非线性滤波算法进行解算，非线性滤波算法可为卡尔曼滤波法(英文：Kalman filtering)。
步骤103、接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数。
地面计算中心是可以用于计算目标通信卫星的星历参数和历书参数的地面终端。
若目标通信卫星收到地面计算中心发送的注入指令，则目标通信卫星通过馈电链路接收地面计算中心注入的星历参数和历书参数。
可选的，目标通信卫星还可以通过馈电链路接收到地面计算中心注入的预定时刻数据，根据该预定时刻数据，当到达预定时刻时，目标通信卫星可以收到地面计算中心发送的星历参数、历书参数以及新的预定时刻。
步骤104、根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
根据从地面计算中心接收到的星历参数和历书参数可以计算出目标通信卫星在第K个历元的位置矢量和速度矢量，本申请实施例将根据星历参数和历书参数确定的位置矢量和速度矢量分别称为预设位置矢量和预测速度矢量。
可选的，在导航接收机关机一段时间后再开机的情况下，若第K个历元时刻为导航接收机再开机后进行首次轨道定位的历元。或者，第K个历元时刻与星历参数中的参考时刻相差大于时间阈值时，那么用历书参数替代星历参数，根据历书参数计算第K个历元时刻的预测位置矢量和预测速度矢量。
步骤105、进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
其中，最终状态量包括最终位置矢量、最终速度矢量、最终钟差和最终频差。
完好性是用于评价目标通信卫星性能的重要指标。对目标通信卫星的完好性进行监测能够确定目标通信卫星的健康状态。完好性监测的结果包括目标通信卫星的完好性监测通过和目标通信卫星的完好性监测不通过。
在一种可能的实现方式中，确定目标通信卫星在第K个历元的最终状态量的过程可以包括：
B1、当完好性监测的结果为目标通信卫星的完好性监测不通过时，将目标通信卫星的预测位置矢量作为最终位置矢量、预测速度矢量作为最终速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差作为最终钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差作为最终频差。
B2、当完好性监测的结果为目标通信卫星的完好性监测通过时，将候选状态量包括的位置矢量作为最终位置矢量、速度矢量作为最终速度矢量、钟差作为最终钟差和频差作为最终频差。
在一种可能的实现方式中，如图4所示，目标通信卫星进行完好性监测的过程可以包括步骤1051至步骤1053：
步骤1051、对目标通信卫星的秒脉冲进行监测，当监测到秒脉冲跳跃且不回归，或者，当监测到秒脉冲与馈电秒脉冲在预设时长内出现了持续的差异，确定完好性监测不通过。
其中，秒脉冲是用于指示整秒的时刻，每过一秒就会向目标通信卫星包括的其他电子系统输出一个电平信号，这个电平信号叫秒脉冲。馈电秒脉冲表示接收秒脉冲信号的电子系统向秒脉冲发射源供电的脉冲，通过判断馈电秒脉冲是否异常，来确定秒脉冲发射源与接收秒脉冲的电子系统之间的电路是否异常。
秒脉冲跳跃且不回归说明秒脉冲不能准确指示整秒的时刻，因此目标通信卫星的秒脉冲存在异常，目标通信卫星的完好性监测不通过。
或者，在采用秒脉冲馈电机制的情况下，接收秒脉冲信号的电子系统向秒脉冲发射源送电，例如预设时长为50ns，在持续50ns的时长内秒脉冲与馈电秒脉冲出现了连续差异，说明秒脉冲发射源存在故障，因此目标通信卫星的完好性监测不通过。
可选的，本申请实施例，对秒脉冲间隔进行监测，设定秒脉冲间隔监测连续不通过的最大历元数为NSSE，当连续NSSE个历元发生秒脉冲间隔监测不通过时，说明目标通信卫星的完好性监测不通过。
步骤1052、对候选位置矢量和候选速度矢量进行监测，当监测到候选位置矢量与预测位置矢量的差值大于第一差值阈值，或者，当监测到候选速度矢量与预测速度矢量的差值大于第二差值阈值时，确定完好性监测不通过。
对候选状态量中的候选位置矢量与预测位置矢量求差，在不存在噪声的情况下，候选状态量的候选位置矢量与预测位置矢量相同，二者的差值为0。在存在噪声的情况下，候选状态量的候选位置矢量与预测位置矢量存在差异，但差异较小。例如：设定第一差值阈值为50米。若候选状态量的候选位置矢量与预测位置矢量的差异值小于50米，说明目标通信卫星的完好性监测通过。当候选状态量的候选位置矢量与预测位置矢量的差值大于第一差值阈值，说明目标通信卫星的轨道位置存在异常，因此认为目标通信卫星的完好性监测不通过。
相应的，对候选状态量中的候选速度矢量与预测速度矢量求差，在不存在噪声的情况下，候选状态量的候选速度矢量与预测速度矢量相同，二者的差值为0。在存在噪声的情况下，候选状态量的候选速度矢量与预测速度矢量存在差异，但差异较小，二者的差异值小于第二差值阈值。当候选状态量的候选速度矢量与预测速度矢量的差值大于第二差值阈值，说明目标通信卫星的速度存在异常，因此认为目标通信卫星的完好性监测不通过。例如，设定第二差值阈值为5米/秒，当候选状态量的候选速度矢量与预测速度矢量的差值大于5米/秒，则目标通信卫星的完好性监测不通过。
步骤1053、对接收到的所述导航信号的载噪比进行监测，当载噪比大于载噪比阈值时，确定完好性监测不通过。
可选的，设定载噪比阈值为日常最大值，日常最大值是指日常在轨获取的载噪比的最大值。例如一天内获取的载噪比的最大值作为载噪比阈值。若所有可见导航卫星发射的导航信号的导航观测量中的载噪比大于载噪比阈值，则目标通信卫星的完好性监测不通过。其中，目标通信卫星接收到的导航信号的辐射源相对该目标通信卫星而言是可见导航卫星。
可选的，可以设定预设载噪比均方根为2，若所有可见导航卫星发射的导航信号对应的载噪比方均根与预设载噪比均方根的差异小于载噪比方均根差异阈值，则认为目标通信卫星的完好性监测不通过。
需要说明的是，步骤1051、步骤1052和步骤1053的内容相互独立，不存在递进关系，也不存在先后顺序。
本申请实施例，通过目标通信卫星获取原始导航观测量和星间链路测量结果，并将原始导航观测量和星间链路测量结果发送给地面计算中心，通过接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数进行完好性监测，根据完好性监测结果确定目标通信卫星的最终状态量，实现了通信卫星与地面计算中心协同处理以确定目标通信卫星的最终状态量。解决了现有技术中，由于导航信号包括导航干扰信号，因此根据导航信号确定的时空基准不准确的问题。
在上述实施例的基础上，请参考图5，图5为一个实施例提供的一种星地协同确定时空基准的方法的流程图。该方法可以应用于图2所示实施环境中的目标通信卫星中。本申请实施例中，在接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数之前如图5所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤201、在第k个历元，目标通信卫星利用星间链路，获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离，得到星间链路测量结果。
中轨通信卫星星座中的各个中轨通信卫星之间建立有星间链路，在第K个历元，目标通信卫星通过其所在的目标通信卫星星座的星间链路，与星座中的其他通信卫星进行星间链路测距，采集星间链路测量结果，并将星间链路测量结果存入目标通信卫星的存储模块。
步骤202、将星间链路测量结果和原始导航观测量发送至地面计算中心。
其中，星间链路测量结果和原始导航观测量用于触发地面计算中心根据星间链路测量结果和原始导航观测量计算星历参数和历书参数。
若收到地面计算中心的下载指令或者到达预定时刻，则目标通信卫星将存储模块中的原始导航观测量和星间链路测量结果通过目标通信卫星的馈电链路发送到地面计算中心，发送完成后，目标通信卫星清空存储模块中的原始导航观测量和星间链路测量结果。
在一种可能的实现方式中，地面运算中心对中轨导航卫星星座中的每一个过顶的中轨导航卫星发送下载指令，接收到下载指令的目标通信卫星将自身存储模块存储的原始导航观测量和星间链路测量结果发送刚给地面运算中心。
过顶，表示导航通信卫星处于地面计算中心上空。
在另一种可能的实现方式中，中轨导航卫星星座中的多个中轨导航卫星将自身存储模块中的原始导航观测量和星间链路测量结果通过星间链路发送给当前正在过顶的中轨通信卫星，该正在过顶的中轨通信卫星接收到下载指令，将自身存储模块存储的原始导航观测量和星间链路测量结果，以及通过星间链路接收到的其他通信卫星的原始导航观测量和星间链路测量结果一起发送给地面计算中心。
在上述实施例的基础上，根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，包括：
C1、当可见导航卫星的数量大于或等于4时，根据原始导航观测量计算候选状态量。
目标通信卫星接收到的导航信号的辐射源相对该目标通信卫星而言是可见导航卫星，导航接收机每一时刻至少需要接收到4颗以上的导航卫星发射的导航信号，才能够获取导航接收机所在的目标通信卫星的位置。因此当可见导航卫星的数量大于或等于4时，才能够根据原始导航观测量计算候选状态量。当可见导航卫星的数量小于4时，无法根据原始导航观测量计算得到候选状态量。
C2、当可见导航卫星的数量大于或等于4时，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、所述候选状态量、所述预测位置矢量以及所述预测速度矢量得到所述目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
当可见导航卫星的数量大于或等于4时，执行步骤105的内容。当可见导航卫星的数量小于4时，不进行完好性监测。
C3、当可见导航卫星的数量小于或等于4时，不进行完好性监测，并将目标通信卫星的预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差作为目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
请参考图6，图6为一个实施例提供的一种星地协同确定时空基准的方法的流程图。该方法可以应用于图2所示实施环境中的目标通信卫星中。本申请实施例中，在获取目标通信卫星在第K个历元的最终状态量之后，该方法还可以包括以下步骤：
步骤106、根据最终状态量中的最终钟差和最终频差对目标通信卫星的秒脉冲进行调整，得到调整后的秒脉冲，将调整后的秒脉冲通过秒脉冲广播总线发送至目标通信卫星包括的至少一个电子系统中。
目标通信卫星包括多个电子系统，多个电子系统的时钟通过秒脉冲获得。根据目标通信卫星的最终状态量中的最终钟差和最终频差对目标通信为的秒脉冲进行调整，以保证秒脉冲的准确性。
导航接收机可将调整后的秒脉冲通过秒脉冲广播总线广播给目标通信卫星上的其它电子系统。秒脉冲广播总线可以包括多点低电压差分总线，该多点低电压差分总线可以使秒脉冲以低电压差分信号形式传输，从而实现几百Mbps(英文：Million bits persecond，中文：兆比特每秒)的传输速率，并且低电压差分信号的低压幅和低电流驱动输出可进一步降低噪声和减少功耗。此外，采用多点低电压差分总线传输还可减小电磁干扰。
步骤107、通过卫星数据总线将最终状态量中的最终速度矢量和最终位置矢量以及第k个历元发送至目标通信卫星包括的至少一个电子系统中。
导航接收机将最终状态量中的最终位置矢量、最终速度矢量以及第k个历元发转换为满足卫星数据总线设计要求的信息格式，并通过卫星数据总线广播给目标通信卫星上其它电子系统。其中，满足卫星数据总线设计要求的信息格式包括精确到秒的时间、速度矢量、位置矢量、精度几何因子以及校验和。其中，校验和可以包括对精确到秒的时间、速度矢量、位置矢量、精度几何因子的校验结果。
步骤108、生成与时间相关的遥测量，将遥测量发送至目标通信卫星中请求遥测量的电子系统中。
根据步骤107中的速度矢量和位置矢量以及第k个历元确定与时间相关的遥测量。其中，与时间相关的遥测量可以包括：升交点地方时，降交点地方时，以及由{时间，位置，速度}组成的三元组。
其中，升交点为导航接收机沿轨道从南向北运动时与赤道面的交点，该点地方时即为升交点地方时。降交点为导航接收机沿轨道从北向南运动时与赤道面的交点，该点地方时即为降交点地方时。{时间，位置，速度}组成的三元组表示导航接收机经过解算和完好性监测、合理性校验后得到的导航接收机状态解算结果。
获得升交点地方时和降交点地方时的方法可以是：用地心地固坐标系(英文：Earth-Centered，Earth-Fixed，简称：ECEF)表示解算结果中的坐标位置，当当前历元的最终解算结果的位置矢量的Z轴解算结果与上一历元相比符号(正负号)发生变化时，说明导航接收机在该历元通过了轨道与赤道面交点，此时若Z轴速度为正值，根据ECEF坐标系定义可知，导航接收机在该历元的运动方向为由南向北运动，从而此时的时间为升交点地方时；若Z轴速度为负值，根据ECEF坐标系定义可知，导航接收机在该历元的运动方向为由北向南运动，从而此时的时间为降交点地方时。
获得与时间相关的遥测量的{时间、位置、速度}三元组的方法可以是：
对第K-1个历元缓存的{时间，位置，速度}三元组的遥测状态进行检测，当第K-1个历元缓存的{时间，位置，速度}三元组已经被目标通信卫星上的计算机遥测完成后，将第K个历元的{时间，位置，速度}三元组替代第K-1个历元缓存的{时间，位置，速度}三元组，否则不进行更新。
请参考图7，图7为一个实施例提供的一种星地协同确定时空基准的方法的流程图。该方法可以应用于图2所示实施环境中的地面计算中心中。该方法可以包括以下步骤：
步骤301、接收目标通信卫星发送的原始导航观测量和目标通信卫星发送的星间链路测量结果。
其中，原始导航观测量是目标通信卫星根据在第k个历元接收到的导航信号得到的，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位。星间链路测量结果是目标通信卫星在第k个历元，利用星间链路测距获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离后得到的。
当目标通信卫星在地面计算中心上空(过顶)时，地面计算中心通过与目标通信卫星之间的馈电链路发送下载指令，目标通信卫星向地面计算中心发送原始导航观测量星和间链路测量结果，地面计算中心通过馈电链路接收原始导航观测量星和间链路测量结果。
过顶时刻可通过轨道外推预报，或者地面观测网数据等得到。
步骤302、根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，并将星历参数和历书参数发送至目标通信卫星。
其中，星历参数和历书参数用于触发目标通信卫星根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
当目标通信卫星过顶时，地面计算中心通过馈电链路向目标通信卫星发送星历参数和历书参数以及该目标通信卫星下一次过顶的时间。
在一种可能的实现方式中，根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数的过程可以包括步骤D1至步骤D3：
D1、根据原始导航观测量和星间链路测量结果进行精密定轨，得到精密定轨结果。
进行精密定轨的过程包括：
D11、根据原始导航测量量进行批量解算，获得状态量。
本步骤中的导航解算方法可以与步骤A1到A3的方法相同，在此不再赘述。
D12、根据星间链路测量结果对状态量进行修正，得到修正后状态量。
D13、根据修正后状态量进行事后精密定轨，得到精密定轨结果。
D2、根据精密定轨结果确定目标通信卫星在第K个历元之后的预设时间段内的轨道外推结果。
获取轨道外推结果的过程包括：
D21、根据精密定轨结果，对在轨的目标通信卫星所受的主要摄动力进行分析计算。
D22、根据摄动力得到目标通信卫星的加速度和速度。
D23、根据目标通信卫星的加速度和速度对目标通信卫星的分别进行未来若干小时和未来若干星期的轨道外推，得到轨道外推结果，轨道外推结果包括未来若干小时的轨道外推结果和未来若干星期的轨道外推结果。
预设时间段可以是未来若干小时和/或未来若干星期。例如预设时间段为第K个历元之后的2个小时，则得到第K个历元之后的2小时的轨道外推结果。
进行轨道外推的计算需要涉及轨道根数，轨道根数是描述卫星在轨运动的一系列参数，常见的轨道根数有北美航空司令部的两行根数、16根数和26根数等。两行根数通常用作卫星轨道预报、16根数通常在导航卫星中使用，而更复杂的根数比如26根数通常用于更加准确的描述低轨卫星的在轨运动。
面向中高轨应用场景，本申请实施例，使用如下16根数作为轨道根数，该些轨道根数可以是：
Figure BDA0002112155740000231
其中各项符号的含义如表1所示：表1
Figure BDA0002112155740000232
Figure BDA0002112155740000241
D3、根据轨道外推结果确定星历参数和历书参数。
根据轨道外推结果进行星历参数和历书参数拟合的过程包括：
D31、根据轨道外推结果，得到目标通信卫星下一次过顶的时刻。
D32、根据未来若干小时的轨道外推结果进行星历参数拟合，得到星历参数。
D33、根据未来若干星期的轨道外推结果进行历书参数拟合，得到历书参数。
本申请实施例采用星地协同的方式将精密定轨、轨道外推和星历反演应用于确定中轨通信卫星的时空基准，从而解决了现有技术中，由于导航信号包括导航干扰信号，因此根据导航信号确定的时空基准不准确的问题。
请参考图8，图8为一个实施例提供的一种星地协同确定时空基准的方法的流程图。该方法可以应用于图2所示实施环境中8。如图8所示，该方法可以包括以下步骤：
步骤401、导航卫星发射导航信号。
步骤402、目标通信卫星接收导航卫星发射的导航信号，并获取原始导航观测量。
步骤403、目标通信卫星根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量。
步骤404、目标通信卫星获取星间链路测量结果。
步骤405、目标通信卫星将原始导航观测量和星间链路测量结果发送给地面计算中心。
步骤406、地面计算中心接收原始导航观测量和星间链路测量结果。
步骤407、地面计算中心根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数。
步骤408、地面计算中心将星历参数和历书参数发送给目标通信卫星。
步骤409、目标通信卫星接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数。
步骤410、目标通信卫星根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
步骤411、目标通信卫星进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
如上文所述，在本申请实施例中，通过通信卫星与地面计算中心协同处理，能够准确确定目标通信卫星的时空基准，从而解决了现有技术中，由于导航信号包括导航干扰信号，因此根据导航信号确定的时空基准不准确的问题。
请参考图9，图9为本申请实施例提供的一种星地协同确定时空基准的装置。该装置可以配置与如图2所示的目标通信卫星中，如图9所示，该装置包括第一获取模块10、第二获取模块11、接收模块12、预测模块13和状态量确定模块14
第一获取模块10，用于根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位，k为大于1的正整数；
第二获取模块11，用于根据所述原始导航观测量计算所述目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，所述候选状态量包括所述目标通信卫星的候选位置矢量、候选速度矢量、候选钟差和候选频差；
接收模块12，用于接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数；
预测模块13，用于根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量；
状态量确定模块14，用于进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，所述最终状态量包括最终位置矢量、最终速度矢量、最终钟差和最终频差。
在本申请的一个实施例中，目标通信卫星位于目标通信卫星星座中，目标通信卫星星座包括多个通信卫星，该装置还包括：
星间链路测量模块，用于在第k个历元，利用星间链路，获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离，得到星间链路测量结果；
发送模块，用于将星间链路测量结果和原始导航观测量发送至地面计算中心；
其中，星间链路测量结果和原始导航观测量用于触发地面计算中心根据星间链路测量结果和原始导航观测量计算星历参数和历书参数。
在本申请的一个实施例中，状态量确定模块14包括：
第一监测模块，用于对目标通信卫星的秒脉冲进行监测，当监测到秒脉冲跳跃且不回归，或者，当监测到秒脉冲与馈电秒脉冲在预设时长内出现了持续的差异，确定完好性监测不通过；
第二监测模块，用于对候选位置矢量和候选速度矢量进行监测，当监测到候选位置矢量与预测位置矢量的差值大于第一差值阈值，或者，当监测到候选速度矢量与预测速度矢量的差值大于第二差值阈值时，确定完好性监测不通过；
第三监测模块，用于对接收到的导航信号的载噪比进行监测，当载噪比大于载噪比阈值时，确定完好性监测不通过。
在本申请的一个实施例中，状态量确定模块14还包括：
第一状态量模块，用于当完好性监测的结果为完好性监测不通过时，将预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为最终状态量；
第二状态量模块，用于当完好性监测的结果为完好性监测通过时，将候选状态量获取为最终状态量。
在本申请的一个实施例中，该装置还包括：
调整模块，用于根据所述最终状态量中的最终钟差和最终频差对所述目标通信卫星的秒脉冲进行调整，得到调整后的秒脉冲，将调整后的秒脉冲通过秒脉冲广播总线发送至所述目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
传送模块，用于通过卫星数据总线将所述最终状态量中的最终速度矢量和最终位置矢量以及第k个历元发送至所述目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
生成模块，用于生成与时间相关的遥测量，将所述遥测量发送至所述目标通信卫星中请求所述遥测量的电子系统中。
在本申请的一个实施例中，该装置还包括：
判断模块，用于当可见导航卫星的数量大于或等于4时，根据原始导航观测量计算候选状态量；
状态量确定模块，还用于当可见导航卫星的数量大于或等于4时，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
在本申请的一个实施例中，状态量确定模块14，还用于当可见导航卫星的数量小于4时，将预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
请参考图10，图10为本申请实施例提供的一种星地协同确定时空基准的装置。该装置可以配置与如图2所示的地面计算中心中，如图10所示，该装置包括第一接收模块20、第二接收模块21和计算模块22。
第一接收模块20，用于接收目标通信卫星发送的原始导航观测量，原始导航观测量是目标通信卫星根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号得到的，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位；
第二接收模块21，用于接收目标通信卫星发送的星间链路测量结果，星间链路测量结果是目标通信卫星在第k个历元，利用星间链路获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离后得到的；
处理模块22，用于根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，并将星历参数和历书参数发送至目标通信卫星；
其中，星历参数和历书参数用于触发目标通信卫星根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
在本申请的一个实施例中，处理模块22还包括：
精密定轨模块，用于根据原始导航观测量和星间链路测量结果进行精密定轨，得到精密定轨结果；
轨道外推模块，用于根据精密定轨结果确定目标通信卫星在第K个历元之后的预设时间段内的轨道外推结果；
计算模块，用于根据轨道外推结果确定星历参数和历书参数。
在本申请的一个实施例中，提供了一种目标通信卫星，其内部结构图可以如图11所示，该目标通信卫星包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口。其中，该目标通信卫星的处理器用于提供计算和控制能力。该目标通信卫星的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该目标通信卫星的网络接口用于与外部的网络设备通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时实现一种数据传输方法的步骤。
本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在本申请的一个实施例中，提供了一种地面计算中心，其内部结构图可以如图12所示，该地面计算中心包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该地面计算中心的处理器用于提供计算和控制能力。该地面计算中心的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该地面计算中心的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时实现一种数据传输方法的步骤。该地面计算中心可以包括液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该地面计算中心的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是地面计算中心外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现以下步骤：
根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位，k为大于1的正整数；
根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，候选状态量包括目标通信卫星的候选位置矢量、候选速度矢量、候选钟差和候选频差；
接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数；
根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量；
进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，最终状态量包括最终位置矢量、最终速度矢量、最终钟差和最终频差。
在一个实施例中，该处理器执行该计算机程序时还实现以下步骤：
目标通信卫星位于目标通信卫星星座中，目标通信卫星星座包括多个通信卫星，接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数之前，方法还包括：
在第k个历元，利用星间链路，获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离，得到星间链路测量结果；
将星间链路测量结果和原始导航观测量发送至地面计算中心；
其中，星间链路测量结果和原始导航观测量用于触发地面计算中心根据星间链路测量结果和原始导航观测量计算星历参数和历书参数。
在一个实施例中，该处理器执行该计算机程序时还实现以下步骤：
对目标通信卫星的秒脉冲进行监测，当监测到秒脉冲跳跃且不回归，或者，当监测到秒脉冲与馈电秒脉冲在预设时长内出现了持续的差异，确定完好性监测不通过；
对候选位置矢量和候选速度矢量进行监测，当监测到候选位置矢量与预测位置矢量的差值大于第一差值阈值，或者，当监测到候选速度矢量与预测速度矢量的差值大于第二差值阈值时，确定完好性监测不通过；
对接收到的导航信号的载噪比进行监测，当载噪比大于载噪比阈值时，确定完好性监测不通过。
在一个实施例中，该处理器执行该计算机程序时还实现以下步骤：
当完好性监测的结果为完好性监测不通过时，将预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为最终状态量；
当完好性监测的结果为完好性监测通过时，将候选状态量获取为最终状态量。
在一个实施例中，该处理器执行该计算机程序时还实现以下步骤：
根据最终状态量中的最终钟差和最终频差对目标通信卫星的秒脉冲进行调整，得到调整后的秒脉冲，将调整后的秒脉冲通过秒脉冲广播总线发送至目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
通过卫星数据总线将最终状态量中的最终速度矢量和最终位置矢量以及第k个历元发送至目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
生成与时间相关的遥测量，将遥测量发送至目标通信卫星中请求遥测量的电子系统中。
在一个实施例中，该处理器执行该计算机程序时还实现以下步骤：
当可见导航卫星的数量大于或等于4时，根据原始导航观测量计算候选状态量；
对应地，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，包括：
当可见导航卫星的数量大于或等于4时，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
在一个实施例中，该处理器执行该计算机程序时还实现以下步骤：
当可见导航卫星的数量小于4时，将预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
在一个实施例中，该处理器执行该计算机程序时还实现以下步骤：
接收目标通信卫星发送的原始导航观测量，原始导航观测量是目标通信卫星根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号得到的，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位；
接收目标通信卫星发送的星间链路测量结果，星间链路测量结果是目标通信卫星在第k个历元，利用星间链路获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离后得到的；
根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，并将星历参数和历书参数发送至目标通信卫星；
其中，星历参数和历书参数用于触发目标通信卫星根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
在一个实施例中，该处理器执行该计算机程序时还实现以下步骤：
根据原始导航观测量和星间链路测量结果进行精密定轨，得到精密定轨结果；
根据精密定轨结果确定目标通信卫星在第K个历元之后的预设时间段内的轨道外推结果；
根据轨道外推结果确定星历参数和历书参数。
上述实施例提供的计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位，k为大于1的正整数；
根据原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，候选状态量包括目标通信卫星的候选位置矢量、候选速度矢量、候选钟差和候选频差；
接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数；
根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量；
进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，最终状态量包括最终位置矢量、最终速度矢量、最终钟差和最终频差。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
目标通信卫星位于目标通信卫星星座中，目标通信卫星星座包括多个通信卫星，接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数之前，方法还包括：
在第k个历元，利用星间链路，获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离，得到星间链路测量结果；
将星间链路测量结果和原始导航观测量发送至地面计算中心；
其中，星间链路测量结果和原始导航观测量用于触发地面计算中心根据星间链路测量结果和原始导航观测量计算星历参数和历书参数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：对目标通信卫星的秒脉冲进行监测，当监测到秒脉冲跳跃且不回归，或者，当监测到秒脉冲与馈电秒脉冲在预设时长内出现了持续的差异，确定完好性监测不通过；
对候选位置矢量和候选速度矢量进行监测，当监测到候选位置矢量与预测位置矢量的差值大于第一差值阈值，或者，当监测到候选速度矢量与预测速度矢量的差值大于第二差值阈值时，确定完好性监测不通过；
对接收到的导航信号的载噪比进行监测，当载噪比大于载噪比阈值时，确定完好性监测不通过。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当完好性监测的结果为完好性监测不通过时，将预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为最终状态量；
当完好性监测的结果为完好性监测通过时，将候选状态量获取为最终状态量。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据最终状态量中的最终钟差和最终频差对目标通信卫星的秒脉冲进行调整，得到调整后的秒脉冲，将调整后的秒脉冲通过秒脉冲广播总线发送至目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
通过卫星数据总线将最终状态量中的最终速度矢量和最终位置矢量以及第k个历元发送至目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
生成与时间相关的遥测量，将遥测量发送至目标通信卫星中请求遥测量的电子系统中。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当可见导航卫星的数量大于或等于4时，根据原始导航观测量计算候选状态量；
对应地，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，包括：
当可见导航卫星的数量大于或等于4时，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、候选状态量、预测位置矢量以及预测速度矢量得到目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：当可见导航卫星的数量小于4时，将预测位置矢量、预测速度矢量、目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：接收目标通信卫星发送的原始导航观测量，原始导航观测量是目标通信卫星根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号得到的，原始导航观测量包括导航信号的发射时刻和观测载波相位；
接收目标通信卫星发送的星间链路测量结果，星间链路测量结果是目标通信卫星在第k个历元，利用星间链路获取目标通信卫星与目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离后得到的；
根据原始导航观测量和星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，并将星历参数和历书参数发送至目标通信卫星；
其中，星历参数和历书参数用于触发目标通信卫星根据星历参数和历书参数计算目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据原始导航观测量和星间链路测量结果进行精密定轨，得到精密定轨结果；
根据精密定轨结果确定目标通信卫星在第K个历元之后的预设时间段内的轨道外推结果；
根据轨道外推结果确定星历参数和历书参数。
上述实施例提供的计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种星地协同确定时空基准的方法，其特征在于，用于目标通信卫星中，所述方法包括：
根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量，所述原始导航观测量包括所述导航信号的发射时刻和观测载波相位，k为大于1的正整数；
根据所述原始导航观测量计算所述目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，所述候选状态量包括所述目标通信卫星的候选位置矢量、候选速度矢量、候选钟差和候选频差；
接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数；
根据所述星历参数和所述历书参数计算所述目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量；
进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、所述候选状态量、所述预测位置矢量以及所述预测速度矢量得到所述目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，所述最终状态量包括最终位置矢量、最终速度矢量、最终钟差和最终频差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标通信卫星位于目标通信卫星星座中，所述目标通信卫星星座包括多个通信卫星，所述接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数之前，所述方法还包括：
在第k个历元，利用星间链路，获取所述目标通信卫星与所述目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离，得到星间链路测量结果；
将所述星间链路测量结果和所述原始导航观测量发送至所述地面计算中心；
其中，所述星间链路测量结果和所述原始导航观测量用于触发所述地面计算中心根据所述星间链路测量结果和所述原始导航观测量计算所述星历参数和所述历书参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行完好性监测，包括：
对所述目标通信卫星的秒脉冲进行监测，当监测到所述秒脉冲跳跃且不回归，或者，当监测到所述秒脉冲与馈电秒脉冲在预设时长内出现了持续的差异，确定完好性监测不通过；
对所述候选位置矢量和所述候选速度矢量进行监测，当监测到所述候选位置矢量与所述预测位置矢量的差值大于第一差值阈值，或者，当监测到所述候选速度矢量与所述预测速度矢量的差值大于第二差值阈值时，确定完好性监测不通过；
对接收到的所述导航信号的载噪比进行监测，当所述载噪比大于载噪比阈值时，确定完好性监测不通过。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于完好性监测的结果、所述候选状态量、所述预测位置矢量以及所述预测速度矢量得到所述目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，包括：
当所述完好性监测的结果为完好性监测不通过时，将所述预测位置矢量、所述预测速度矢量、所述目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和所述目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为所述最终状态量；
当所述完好性监测的结果为完好性监测通过时，将所述候选状态量获取为所述最终状态量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于完好性监测的结果、所述候选状态量、所述预测位置矢量以及所述预测速度矢量得到所述目标通信卫星在第k个历元的最终状态量之后，所述方法还包括：
根据所述最终状态量中的最终钟差和最终频差对所述目标通信卫星的秒脉冲进行调整，得到调整后的秒脉冲，将调整后的秒脉冲通过秒脉冲广播总线发送至所述目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
通过卫星数据总线将所述最终状态量中的最终速度矢量和最终位置矢量以及第k个历元发送至所述目标通信卫星包括的至少一个电子系统中；
生成与时间相关的遥测量，将所述遥测量发送至所述目标通信卫星中请求所述遥测量的电子系统中。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始导航观测量计算目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，包括：
当可见导航卫星的数量大于或等于4时，根据所述原始导航观测量计算所述候选状态量；
对应地，所述进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、所述候选状态量、所述预测位置矢量以及所述预测速度矢量得到所述目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，包括：
当所述可见导航卫星的数量大于或等于4时，进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、所述候选状态量、所述预测位置矢量以及所述预测速度矢量得到所述目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述可见导航卫星的数量小于4时，将所述预测位置矢量、所述预测速度矢量、所述目标通信卫星在第k-1个历元的钟差和所述目标通信卫星在第k-1个历元的频差获取为所述目标通信卫星在第k个历元的最终状态量。
8.一种星地协同确定时空基准的方法，其特征在于，用于地面计算中心中，所述方法包括：
接收目标通信卫星发送的原始导航观测量，所述原始导航观测量是所述目标通信卫星根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号得到的，所述原始导航观测量包括所述导航信号的发射时刻和观测载波相位；
接收所述目标通信卫星发送的星间链路测量结果，所述星间链路测量结果是所述目标通信卫星在第k个历元，利用星间链路获取所述目标通信卫星与所述目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离后得到的；
根据所述原始导航观测量和所述星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，并将所述星历参数和所述历书参数发送至所述目标通信卫星；
其中，所述星历参数和所述历书参数用于触发所述目标通信卫星根据所述星历参数和所述历书参数计算所述目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述原始导航观测量和所述星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，包括：
根据所述原始导航观测量和所述星间链路测量结果进行精密定轨，得到精密定轨结果；
根据所述精密定轨结果确定所述目标通信卫星在第K个历元之后的预设时间段内的轨道外推结果；
根据所述轨道外推结果确定所述星历参数和所述历书参数。
10.一种星地协同确定时空基准的装置，其特征在于，所述装置用于目标通信卫星中，所述装置包括：
第一获取模块，用于根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号，获取原始导航观测量，所述原始导航观测量包括所述导航信号的发射时刻和观测载波相位，k为大于1的正整数；
第二获取模块，用于根据所述原始导航观测量计算所述目标通信卫星在第k个历元的候选状态量，所述候选状态量包括所述目标通信卫星的候选位置矢量、候选速度矢量、候选钟差和候选频差；
接收模块，用于接收地面计算中心发送的星历参数和历书参数；
预测模块，用于根据所述星历参数和所述历书参数计算所述目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量；
监测模块，用于进行完好性监测，并基于完好性监测的结果、所述候选状态量、所述预测位置矢量以及所述预测速度矢量得到所述目标通信卫星在第k个历元的最终状态量，所述最终状态量包括最终位置矢量、最终速度矢量、最终钟差和最终频差。
11.一种星地协同确定时空基准的装置，其特征在于，所述装置用于地面计算中心中，所述装置包括：
第一接收模块，用于接收目标通信卫星发送的原始导航观测量，所述原始导航观测量是所述目标通信卫星根据在第k个历元接收到的导航卫星发射的导航信号得到的，所述原始导航观测量包括所述导航信号的发射时刻和观测载波相位；
第二接收模块，用于接收所述目标通信卫星发送的星间链路测量结果，所述星间链路测量结果是所述目标通信卫星在第k个历元，利用星间链路获取所述目标通信卫星与所述目标通信卫星星座包括的其他通信卫星之间的相对距离后得到的；
处理模块，用于根据所述原始导航观测量和所述星间链路测量结果计算星历参数和历书参数，并将所述星历参数和所述历书参数发送至所述目标通信卫星；
其中，所述星历参数和所述历书参数用于触发所述目标通信卫星根据所述星历参数和所述历书参数计算所述目标通信卫星在第k个历元的预测位置矢量和预测速度矢量。
12.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的星地协同确定时空基准的方法；或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8或9所述的星地协同确定时空基准的方法。
13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的星地协同确定时空基准的方法；或者，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8或9所述的星地协同确定时空基准的方法。
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