CN113325447B - 通过北斗gps信号测算时标的时间同一准对方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法和装置，方法包括：时间准对装置预设置时标更新周期，在每个时标更新周期，时间准对装置对信号覆盖范围内的各个卫星节点进行信号探测，获得与每个卫星节点对应的有效测量时间组，获得方法为：通过进行信号探测，进行时间误差值的修正，直到满足误差修正规则；根据与每个卫星节点对应的有效测量时间组，得到时标。按时标测算融合周期，对当前时标测算融合周期的时标进行融合计算，得到融合后的时标。优点为：本发明是一种实现方案简单、精度高、综合北斗GPS双套卫星信号全面修正的时间同一准对方法和装置。
Description
技术领域
本发明属于时间准对技术领域，具体涉及一种通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法和装置。
背景技术
工业、商业、民用的各种控制系统、信息系统和设备，有很多场景需要以时间信号作为运行的驱动信号，或者将时间戳作为判断和处理的参考。这些场景应用中，各方面的时间信号和时间戳的同一准确是实现业务正确运行的必要前提条件。
为使时间信号准确，现有技术中出现各种尝试和解决方法，包括：(一)网络NTP服务的方法，其在民用、商用中使用较多，但由于其精度较低和需要以太网基础设施，工业中不具备可行性；(二)特定工业协议(如电力101)的对时命令，其在工业环境可使用，但是其依赖主站时间的准确，可能迫使主站接入互联网，商用、民用中使用也不普遍。
因此，如何提供一种实现方案简单、精度高的时间同一准对方法和装置，具有重要意义。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法和装置，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法，包括以下步骤：
步骤1，时间准对装置预设置时标更新周期T；在每个时标更新周期T，时间准对装置对信号覆盖范围内的各个卫星节点进行信号探测，获得与每个卫星节点对应的有效测量时间组
本步骤具体为：
步骤1.1，令j＝1；
步骤1.2，时间准对装置进行第j(1)次信号探测，得到时间误差值εj1，方法为：
步骤1.2.1，时间准对装置发送携带有时间准对装置编号的第1时间探测信号S1，并记录发送第1时间探测信号S1时的测量时间t1；然后进入等待应答状态；
步骤1.2.2，卫星节点接收到第1时间探测信号S1后，校验第1时间探测信号S1携带的时间准对装置编号是否正确，如果正确，则向时间准对装置发送第2时间探测信号S2；其中，第2时间探测信号S2中携带时间准对装置编号和发送第2时间探测信号S2时的测量时间t2；
步骤1.2.3，时间准对装置接收到第2时间探测信号S2后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第2时间探测信号S2时的测量时间t3；如果不是，则舍弃第2时间探测信号S2；
步骤1.2.4，时间准对装置采用下式，计算得到时间误差值εj1：
其中：Δt1＝(t3-t1)/2，Δt1为第一单程探测时间；
步骤1.3，时间准对装置进行第j(2)次信号探测，得到时间误差值εj2，方法为：
步骤1.3.1，时间准对装置依次发送携带有时间准对装置编号的第3时间探测信号S3和第5时间探测信号S5，信号时间间隔为Δe；并记录发送第3时间探测信号S3时的测量时间t4和发送第5时间探测信号S5时的测量时间t7；然后进入等待应答状态；
步骤1.3.2，卫星节点接收到第3时间探测信号S3并校验成功后，向时间准对装置发送第4时间探测信号S4；其中，第4时间探测信号S4中携带时间准对装置编号和发送第4时间探测信号S4时的测量时间t5；
卫星节点接收到第5时间探测信号S5并校验成功后，向时间准对装置发送第6时间探测信号S6；其中，第6时间探测信号S6中携带时间准对装置编号和发送第6时间探测信号S6时的测量时间t8；
步骤1.3.3，时间准对装置接收到第4时间探测信号S4后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第4时间探测信号S4时的测量时间t6；如果不是，则舍弃第4时间探测信号S4；
时间准对装置接收到第6时间探测信号S6后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第6时间探测信号S6时的测量时间t9；如果不是，则舍弃第6时间探测信号S6；
步骤1.3.4，时间准对装置采用下式，计算得到时间误差值εj2：
其中：
Δt′为第3时间探测信号S3的估计运行时间；Δt′＝(t6-t4)/2；
Δt"为第5时间探测信号S5的估计运行时间；Δt"＝(t9-t7)/2；
步骤1.4，时间准对装置进行误差修正判别，判别方法为：
步骤1.4.1，建立误差修正规则：
εj1+εj2≥εs±Δt1+εt±2(Δt′-Δt")2+D
其中：
D表示最大往返时间卫星条件下的最小估计误差；
Tmax为最远卫星节点到时间准对装置的最大往返时间；
表示测量平均往返时间；
εs为第1累积误差，其初始值为ε11；
εt为第2累积误差，其初始值为ε12；
步骤1.4.2，判断是否满足步骤1.4.1的误差修正规则，如果满足，不进行修正，则此时得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，组成时标更新周期T内，与卫星节点对应的有效测量时间组然后执行步骤2；如果不满足，执行步骤1.4.3；
步骤1.4.3，舍弃当前得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，令εs＝εs-θ，εt＝εt-θ；其中，θ为累积误差单次修正变化值；
然后，采用修正后的第1累积误差εs和修正后的第2累积误差εt，更新步骤1.4.1的误差修正规则；然后判断是否达到当前时标更新周期T的结束时间，如果判断结果为是，则表明当前的时标更新周期T内，没有得到对应的有效测量时间组结束流程；
如果判断结果为否，则令j＝j+1，返回步骤1.2－步骤1.3，得到修正后的时间误差值εj1和修正后的时间误差值εj2，将修正前的时间误差值εj1表示为εj"1，将修正前的时间误差值εj2表示为εj"2，然后，判断是否满足以下的误差修正规则：
如果满足，则此时得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，组成时标更新周期T内，与卫星节点对应的有效测量时间组然后执行步骤2；如果不满足，返回步骤1.4.3；
步骤2，对于一个时标更新周期T，假设共得到与信号覆盖范围内n个卫星节点对应的有效测量时间组将n个卫星节点分别表示为：卫星节点node1,node2,...,noden；
对卫星节点node1对应的有效测量时间组进行计算，得到时标time1；
对卫星节点node2对应的有效测量时间组进行计算，得到时标time2；
依此类推
对卫星节点noden对应的有效测量时间组进行计算，得到时标timen；
步骤3，因此，在每个时标更新周期T，均得到与各个卫星节点分别对应的时标；
预设置时标测算融合周期；按时标测算融合周期，采用以下方法，对当前时标测算融合周期的时标进行融合计算，得到融合后的时标：本步骤具体为：
步骤3.1，假设当前的时标测算融合周期g中，共得到m个时标，分别为：time1(g),time2(g),...,timem(g)；
步骤3.2，采用下式，得到融合后的时标
其中：
κ1为与时标time1(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
κ2为与时标time2(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
依此类推
κm为与时标timem(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
其中：卫星节点的融合权重系数根据卫星节点的类型确定，即：如果卫星节点的类型为北斗导航卫星，则确定对应的融合权重系数；如果卫星节点的类型为GPS导航卫星，则确定对应的融合权重系数。
优选的，步骤1之后，还包括历史值比对校验过程，其中，历史值比对校验过程与步骤2-步骤4的时间基准生成过程，为并行过程；
历史值比对校验过程具体包括：
步骤4.1，预设置历史值偏差最大限值MAXρ和历史值可靠校验区间[ρ1,ρ2]；
步骤4.2，对于一个时标更新周期T，定义时间参数：t1′，t′9，t1"，t9"，历史值实时最大值Δρmax；
步骤4.3，判断时标更新周期T是否输出有效测量时间组如果没有，则结束本历史值比对校验过程；如果有，则执行步骤4.4；
步骤4.4，判断时标更新周期T，在输出最终的有效测量时间组之前，是否进行有误差修正过程，如果有，则得到有效测量时间组之前最近一次的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，令：t1′＝t1，t′9＝t9，t1"＝t10，/>然后执行步骤4.5；否则，令/>然后执行步骤4.5；
步骤4.5，采用下式，计算偏差Δρ：
步骤4.6，如果偏差Δρ不大于历史值实时最大值Δρmax，则记录(t′1,t′9)，(t"1,t"9)和偏差Δρ作为历史数据，否则，如果偏差Δρ大于历史值实时最大值Δρmax，则舍弃(t′1,t′9)，重复执行步骤1三次，如果三次得到的偏差Δρ均大于历史值实时最大值Δρmax，则采用偏差Δρ更新步骤4.2预设置的历史值实时最大值Δρmax，并记录(t′1,t′9)，(t"1,t"9)和偏差Δρ作为历史数据；对每个卫星每次测量均执行以上比对过程。
优选的，还包括：
当时间准对装置对信号覆盖范围内的各个卫星节点进行信号探测时，如果历史值实时最大值Δρmax不小于历史值偏差最大限值MAXρ，则对时间准对装置的地理位置进行修正。
本发明还提供一种基于通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法的装置，包括主用时间准对装置和备用时间准对装置；
主用时间准对装置和备用时间准对装置采用主备机互备方式，进行通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对。
本发明提供的通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法和装置具有以下优点：
本发明是一种实现方案简单、精度高、综合北斗GPS双套卫星信号全面修正的时间同一准对方法和装置。
附图说明
图1为本发明提供的通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法的流程示意图；
图2为本发明提供的时间准对装置的外观图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法，参考图1，包括以下步骤：
步骤1，时间准对装置预设置时标更新周期T；在每个时标更新周期T，时间准对装置对信号覆盖范围内的各个卫星节点进行信号探测，获得与每个卫星节点对应的有效测量时间组
本步骤具体为：
步骤1.1，令j＝1；
步骤1.2，时间准对装置进行第j(1)次信号探测，得到时间误差值εj1，方法为：
步骤1.2.1，时间准对装置发送携带有时间准对装置编号的第1时间探测信号S1，并记录发送第1时间探测信号S1时的测量时间t1；然后进入等待应答状态；
步骤1.2.2，卫星节点接收到第1时间探测信号S1后，校验第1时间探测信号S1携带的时间准对装置编号是否正确，如果正确，则向时间准对装置发送第2时间探测信号S2；其中，第2时间探测信号S2中携带时间准对装置编号和发送第2时间探测信号S2时的测量时间t2；
步骤1.2.3，时间准对装置接收到第2时间探测信号S2后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第2时间探测信号S2时的测量时间t3；如果不是，则舍弃第2时间探测信号S2；
步骤1.2.4，时间准对装置采用下式，计算得到时间误差值εj1：
其中：Δt1＝(t3-t1)/2，Δt1为第一单程探测时间；
步骤1.3，时间准对装置进行第j(2)次信号探测，得到时间误差值εj2，方法为：
步骤1.3.1，时间准对装置依次发送携带有时间准对装置编号的第3时间探测信号S3和第5时间探测信号S5，信号时间间隔为Δe；并记录发送第3时间探测信号S3时的测量时间t4和发送第5时间探测信号S5时的测量时间t7；然后进入等待应答状态；
步骤1.3.2，卫星节点接收到第3时间探测信号S3并校验成功后，向时间准对装置发送第4时间探测信号S4；其中，第4时间探测信号S4中携带时间准对装置编号和发送第4时间探测信号S4时的测量时间t5；
卫星节点接收到第5时间探测信号S5并校验成功后，向时间准对装置发送第6时间探测信号S6；其中，第6时间探测信号S6中携带时间准对装置编号和发送第6时间探测信号S6时的测量时间t8；
步骤1.3.3，时间准对装置接收到第4时间探测信号S4后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第4时间探测信号S4时的测量时间t6；如果不是，则舍弃第4时间探测信号S4；
时间准对装置接收到第6时间探测信号S6后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第6时间探测信号S6时的测量时间t9；如果不是，则舍弃第6时间探测信号S6；
步骤1.3.4，时间准对装置采用下式，计算得到时间误差值εj2：
其中：
Δt′为第3时间探测信号S3的估计运行时间；Δt′＝(t6-t4)/2；
Δt"为第5时间探测信号S5的估计运行时间；Δt"＝(t9-t7)/2；
步骤1.4，时间准对装置进行误差修正判别，判别方法为：
步骤1.4.1，建立误差修正规则：
εj1+εj2≥εs±Δt1+εt±2(Δt′-Δt")2+D
其中：
D表示最大往返时间卫星条件下的最小估计误差；
Tmax为最远卫星节点到时间准对装置的最大往返时间；
表示测量平均往返时间；
εs为第1累积误差，其初始值为ε11；
εt为第2累积误差，其初始值为ε12；
步骤1.4.2，判断是否满足步骤1.4.1的误差修正规则，如果满足，不进行修正，则此时得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，组成时标更新周期T内，与卫星节点对应的有效测量时间组然后执行步骤2；如果不满足，执行步骤1.4.3；
步骤1.4.3，舍弃当前得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，令εs＝εs-θ，εt＝εt-θ；其中，θ为累积误差单次修正变化值；
实际应用中，θ可取0.01，即：以0.01的比例向下修正第1累积误差和第2累积误差。
然后，采用修正后的第1累积误差εs和修正后的第2累积误差εt，更新步骤1.4.1的误差修正规则；然后判断是否达到当前时标更新周期T的结束时间，如果判断结果为是，则表明当前的时标更新周期T内，没有得到对应的有效测量时间组结束流程；
如果判断结果为否，则令j＝j+1，返回步骤1.2－步骤1.3，得到修正后的时间误差值εj1和修正后的时间误差值εj2，将修正前的时间误差值εj1表示为ε"j1，将修正前的时间误差值εj2表示为ε"j2，然后，判断是否满足以下的误差修正规则：
如果满足，则此时得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，组成时标更新周期T内，与卫星节点对应的有效测量时间组然后执行步骤2；如果不满足，返回步骤1.4.3；
步骤2，对于一个时标更新周期T，假设共得到与信号覆盖范围内n个卫星节点对应的有效测量时间组将n个卫星节点分别表示为：卫星节点node1,node2,...,noden；
对卫星节点node1对应的有效测量时间组进行计算，得到时标time1；
对卫星节点node2对应的有效测量时间组进行计算，得到时标time2；
依此类推
对卫星节点noden对应的有效测量时间组进行计算，得到时标timen；
步骤3，因此，在每个时标更新周期T，均得到与各个卫星节点分别对应的时标；
预设置时标测算融合周期；按时标测算融合周期，采用以下方法，对当前时标测算融合周期的时标进行融合计算，得到融合后的时标：本步骤具体为：
步骤3.1，假设当前的时标测算融合周期g中，共得到m个时标，分别为：time1(g),time2(g),...,timem(g)；
步骤3.2，采用下式，得到融合后的时标
其中：
κ1为与时标time1(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
κ2为与时标time2(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
依此类推
κm为与时标timem(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
其中：卫星节点的融合权重系数根据卫星节点的类型确定，即：如果卫星节点的类型为北斗导航卫星，则确定对应的融合权重系数；如果卫星节点的类型为GPS导航卫星，则确定对应的融合权重系数。
步骤1之后，还包括历史值比对校验过程，其中，历史值比对校验过程与步骤2-步骤4的时间基准生成过程，为并行过程；
历史值比对校验过程具体包括：
步骤4.1，预设置历史值偏差最大限值MAXρ和历史值可靠校验区间[ρ1,ρ2]；
步骤4.2，对于一个时标更新周期T，定义时间参数：t′1，t′9，t"1，t"9，历史值实时最大值Δρmax；
步骤4.3，判断时标更新周期T是否输出有效测量时间组如果没有，则结束本历史值比对校验过程；如果有，则执行步骤4.4；
步骤4.4，判断时标更新周期T，在输出最终的有效测量时间组之前，是否进行有误差修正过程，如果有，则得到有效测量时间组之前最近一次的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，令：t1′＝t1，t′9＝t9，/> 然后执行步骤4.5；否则，令然后执行步骤4.5；
步骤4.5，采用下式，计算偏差Δρ：
步骤4.6，如果偏差Δρ不大于历史值实时最大值Δρmax，则记录(t′1,t′9)，(t"1,t"9)和偏差Δρ作为历史数据，否则，如果偏差Δρ大于历史值实时最大值Δρmax，则舍弃(t′1,t′9)，重复执行步骤1三次，如果三次得到的偏差Δρ均大于历史值实时最大值Δρmax，则采用偏差Δρ更新步骤4.2预设置的历史值实时最大值Δρmax，并记录(t′1,t′9)，(t"1,t"9)和偏差Δρ作为历史数据；对每个卫星每次测量均执行以上比对过程。
还包括：
当时间准对装置对信号覆盖范围内的各个卫星节点进行信号探测时，如果历史值实时最大值Δρmax不小于历史值偏差最大限值MAXρ，则对时间准对装置的地理位置进行修正。其中，如果有预设地理位置，则直接修正；如果没有预设地理位置，则测算地理位置，测算方法为：使用多次测量往返时隙RTT形成坐标集合判断交点的方法测算。
本发明还提供一种基于通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法的装置，包括主用时间准对装置和备用时间准对装置；
主用时间准对装置和备用时间准对装置采用主备机互备方式，进行通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对。其中，主用时间准对装置和备用时间准对装置在进行时间准对时，均采用本发明前述的基于通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法进行。
实际应用中，本发明提供的基于通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法和装置，以北斗卫星导航和GPS卫星导航的时间信号为基准，稳定守时运行，对外界输出目前时间信号领域定义的各种公开时间标准的信号和若干种个人定义的应用在特定场合针对特点的稳定安全时间信号。装置的运行方式，具有主机备机热互备、主机辅机故障切换、主机扩展机多样输出，还具有显示屏、专业显示提醒面板、NTP网络构建设备、串口扩展设备等外围装置。
如图2所示，为时间准对装置的外观图；图中，中间SL TK IRIG-B UI为四个模块，上部ant w1 w2 w3 pul p&m ntp bcode为信号输入输出接口，下部lcd led key为用户接口，模块之间CON1-CON6为接线，S-P为串转并数据传输模块,模块与接口之间IN1-IN3OUT1-OUT6 INOUT1 INOUT2为输入输出线。
时间准对装置具有4部分：
(1)时间基准、守时部分通过接收北斗导航卫星信号和GPS导航卫星信号两套信号，分别计算卫星时间，误差处理，结果修正，可独立和同时运行，产生时间基准。
(2)备机、辅机、扩展机具备外部时间信号(来自主机或其他备机输出)接收部分，作为时间基准。
(3)内部守时部分以时间基准为参照，保存时间运行，应对时间基准的消失无缝继续提供高精度时间信号。
(4)时间信号输出部分，以时间基准为依据，对各种场景、标准、特点需要的时间信号格式提供多路脉冲、IRIG-B码、NTP、串口报文形式的独立信号输出，485、TTL、232、空接点各种电平标准，并可输出个人定义的特定应用场合的安全准确稳定的时间信号。
时间准对装置主要技术如下：
(1)实现装置主备机互备、主辅机故障切换、主扩展机扩充输出的运行方式的技术。
(2)实现超高级别时间精度3ns的技术。
(3)实现远程管控，维护装置运行，解决修复故障，记录装置状态的技术。
(4)任意进行独立北斗卫星导航信号、同时运行、独立GPS卫星导航信号运行切换，在切换中全程对用户无感的技术。
根据运行状态设置主备机和卫星信号，步骤如下：
(1)主备机信号设置：上述测算过程结果作为主机信号，判断主机信号是否正常，正常进行(2)卫星信号设置；
如果主机信号不正常，判断另一台备机信号是否正常，如果备机信号正常，则切换备机信号执行；如果备机信号不正常，进行1us/24h偏差的内部守时
(2)卫星信号设置：判断装置北斗GPS双路信号是否正常，其中一路不正常切换正常路信号运行；
(3)设置正常完成，继续后面的信号提供和远程维护步骤。
设置完成后装置对外提供时间信号，需要时进行远程维护，步骤如下：
(1)生成各类时间信号：通过测算生成时间基准，编码形成各种需要的时间信号；
(2)对外提供时间运行标准：装置对外界需要时间信号的设备和系统提供时间运行标准；
(3)远程管控维护：判断装置故障或人工使用，执行远程管控维护；
(4)信号提供和远程管控正常完成，继续测算过程。
本发明提供的基于通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对装置，具备以下显著技术特点：
(1)超高级别时间精度：本装置输出的脉冲准确度误差在3个ns以内(具有国家北斗管理局检测机构检测结果)，IRIG-B码的秒准确度误差在1us以内，NTP网络时间信号的准确度在600us以内。
(2)具有远程管控模块：维护装置运行，解决修复故障，记录装置状态，软件指导、辅助、执行装置运行的突发情况处理。
(3)本装置使用自北斗卫星导航系统和GPS卫星导航系统信号作为时间源，两套导航系统信号可单独运行，也可同时运行，单独运行和同时运行的切换过程装置运行一致，时间信号输出正常，对装置时间信号的使用者和外界系统来说全程无感。
(4)本装置同时具有一些独特的运行调整技术：根据不同区域海拔、经纬度、时区偏差，可在标准时间基础上设置时区偏差、经纬度偏差、精度偏差，适应不同特点以得到更好的精度、稳定、安全。根据不同应用场合需要，输出IRIG-B码调整格式美标、国标、标志位行业定义，电平485、TTL、232。输出脉冲调整格式秒、分、时、占空比，电平TTL、485、232、24V、110V、220V。根据时间信号使用者不同需要，调整串口报文格式定义。本装置发明定义了使用在特定工业、商业、民用领域的时间信号格式，实现实际应用的安全、稳定、准确。
综上所述，本发明提供的时间准对方法和装置，实现了工业、商业、民用各领域时间标准和时间戳同一，赋予了数据的有效性和时间相关应用的可行性。装置可提供各种格式电平、应用场合需要的时间信号格式，确保各种信号的时间基准共同，兼容整合了新老设备、相异领域、高低精度、物理门槛各种情况的时间准对体系。装置北斗导航和GPS导航两套信号的使用，实现在自主技术的可靠性和意外事件的可应对、可控，无感的切换两套导航信号，支持从GPS向北斗技术自主化转换的全过程。超高的军工级精度，经过北斗管理局检测机构检测，提供绝对的高精度时间基准，3ns的误差可使用目前任何工业包括关系国计民生的工业领域。本装置远程管控模块实现运行维护、故障排查的快速便捷，节省运维成本，做到高可用。本装置运行调整技术实现不同地理区域、物理特性、场合要求、专业规格的按需调节。本装置定义的特定场合时间信号实现了特定应用时间准对的安全、稳定、准确。
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，是可以通过与计算机程序指令相关的硬件来完成的，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM：Read-Only Memory)或随机存储记忆体(RAM：RandomAccess Memory)等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，时间准对装置预设置时标更新周期T；在每个时标更新周期T，时间准对装置对信号覆盖范围内的各个卫星节点进行信号探测，获得与每个卫星节点对应的有效测量时间组
本步骤具体为：
步骤1.1，令j＝1；
步骤1.2，时间准对装置进行第j(1)次信号探测，得到时间误差值εj1，方法为：
步骤1.2.1，时间准对装置发送携带有时间准对装置编号的第1时间探测信号S1，并记录发送第1时间探测信号S1时的测量时间t1；然后进入等待应答状态；
步骤1.2.2，卫星节点接收到第1时间探测信号S1后，校验第1时间探测信号S1携带的时间准对装置编号是否正确，如果正确，则向时间准对装置发送第2时间探测信号S2；其中，第2时间探测信号S2中携带时间准对装置编号和发送第2时间探测信号S2时的测量时间t2；
步骤1.2.3，时间准对装置接收到第2时间探测信号S2后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第2时间探测信号S2时的测量时间t3；如果不是，则舍弃第2时间探测信号S2；
步骤1.2.4，时间准对装置采用下式，计算得到时间误差值εj1：
其中：Δt1＝(t3-t1)/2，Δt1为第一单程探测时间；
步骤1.3，时间准对装置进行第j(2)次信号探测，得到时间误差值εj2，方法为：
步骤1.3.1，时间准对装置依次发送携带有时间准对装置编号的第3时间探测信号S3和第5时间探测信号S5，信号时间间隔为Δe；并记录发送第3时间探测信号S3时的测量时间t4和发送第5时间探测信号S5时的测量时间t7；然后进入等待应答状态；
步骤1.3.2，卫星节点接收到第3时间探测信号S3并校验成功后，向时间准对装置发送第4时间探测信号S4；其中，第4时间探测信号S4中携带时间准对装置编号和发送第4时间探测信号S4时的测量时间t5；
卫星节点接收到第5时间探测信号S5并校验成功后，向时间准对装置发送第6时间探测信号S6；其中，第6时间探测信号S6中携带时间准对装置编号和发送第6时间探测信号S6时的测量时间t8；
步骤1.3.3，时间准对装置接收到第4时间探测信号S4后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第4时间探测信号S4时的测量时间t6；如果不是，则舍弃第4时间探测信号S4；
时间准对装置接收到第6时间探测信号S6后，判断其携带的时间准对装置编号是否为自身编号，如果是，则记录接收到第6时间探测信号S6时的测量时间t9；如果不是，则舍弃第6时间探测信号S6；
步骤1.3.4，时间准对装置采用下式，计算得到时间误差值εj2：
其中：
Δt'为第3时间探测信号S3的估计运行时间；Δt'＝(t6-t4)/2；
Δt"为第5时间探测信号S5的估计运行时间；Δt"＝(t9-t7)/2；
步骤1.4，时间准对装置进行误差修正判别，判别方法为：
步骤1.4.1，建立误差修正规则：
εj1+εj2≥εs±Δt1+εt±2(Δt'-Δt")2+D
其中：
D表示最大往返时间卫星条件下的最小估计误差；
Tmax为最远卫星节点到时间准对装置的最大往返时间；
表示测量平均往返时间；
εs为第1累积误差，其初始值为ε11；
εt为第2累积误差，其初始值为ε12；
步骤1.4.2，判断是否满足步骤1.4.1的误差修正规则，如果满足，不进行修正，则此时得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，组成时标更新周期T内，与卫星节点对应的有效测量时间组然后执行步骤2；如果不满足，执行步骤1.4.3；
步骤1.4.3，舍弃当前得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，令εs＝εs-θ，εt＝εt-θ；其中，θ为累积误差单次修正变化值；
然后，采用修正后的第1累积误差εs和修正后的第2累积误差εt，更新步骤1.4.1的误差修正规则；然后判断是否达到当前时标更新周期T的结束时间，如果判断结果为是，则表明当前的时标更新周期T内，没有得到对应的有效测量时间组结束流程；
如果判断结果为否，则令j＝j+1，返回步骤1.2－步骤1.3，得到修正后的时间误差值εj1和修正后的时间误差值εj2，将修正前的时间误差值εj1表示为ε″j1，将修正前的时间误差值εj2表示为ε″j2，然后，判断是否满足以下的误差修正规则：
如果满足，则此时得到的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，组成时标更新周期T内，与卫星节点对应的有效测量时间组然后执行步骤2；如果不满足，返回步骤1.4.3；
步骤2，对于一个时标更新周期T，假设共得到与信号覆盖范围内n个卫星节点对应的有效测量时间组将n个卫星节点分别表示为：卫星节点node1,node2,...,noden；
对卫星节点node1对应的有效测量时间组进行计算，得到时标time1；
对卫星节点node2对应的有效测量时间组进行计算，得到时标time2；
依此类推
对卫星节点noden对应的有效测量时间组进行计算，得到时标timen；
步骤3，因此，在每个时标更新周期T，均得到与各个卫星节点分别对应的时标；
预设置时标测算融合周期；按时标测算融合周期，采用以下方法，对当前时标测算融合周期的时标进行融合计算，得到融合后的时标：本步骤具体为：
步骤3.1，假设当前的时标测算融合周期g中，共得到m个时标，分别为：time1(g),time2(g),...,timem(g)；
步骤3.2，采用下式，得到融合后的时标
其中：
κ1为与时标time1(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
κ2为与时标time2(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
依此类推
κm为与时标timem(g)对应的卫星节点的融合权重系数；
其中：卫星节点的融合权重系数根据卫星节点的类型确定，即：如果卫星节点的类型为北斗导航卫星，则确定对应的融合权重系数；如果卫星节点的类型为GPS导航卫星，则确定对应的融合权重系数。
2.根据权利要求1所述的通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法，其特征在于，步骤1之后，还包括历史值比对校验过程，其中，历史值比对校验过程与步骤2-步骤4的时间基准生成过程，为并行过程；
历史值比对校验过程具体包括：
步骤4.1，预设置历史值偏差最大限值MAXρ和历史值可靠校验区间[ρ1,ρ2]；
步骤4.2，对于一个时标更新周期T，定义时间参数：t′1，t'9，t″1，t″9，历史值实时最大值Δρmax；
步骤4.3，判断时标更新周期T是否输出有效测量时间组如果没有，则结束本历史值比对校验过程；如果有，则执行步骤4.4；
步骤4.4，判断时标更新周期T，在输出最终的有效测量时间组之前，是否进行有误差修正过程，如果有，则得到有效测量时间组之前最近一次的测量时间t1,t2,t3,t4,t5,t6,t7,t8,t9，令：t′1＝t1，t'9＝t9，/> 然后执行步骤4.5；否则，令然后执行步骤4.5；
步骤4.5，采用下式，计算偏差Δρ：
步骤4.6，如果偏差Δρ不大于历史值实时最大值Δρmax，则记录(t′1,t'9)，(t″1,t″9)和偏差Δρ作为历史数据，否则，如果偏差Δρ大于历史值实时最大值Δρmax，则舍弃(t′1,t'9)，重复执行步骤1三次，如果三次得到的偏差Δρ均大于历史值实时最大值Δρmax，则采用偏差Δρ更新步骤4.2预设置的历史值实时最大值Δρmax，并记录(t′1,t'9)，(t″1,t″9)和偏差Δρ作为历史数据；对每个卫星每次测量均执行以上比对过程。
3.根据权利要求2所述的通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法，其特征在于，还包括：
当时间准对装置对信号覆盖范围内的各个卫星节点进行信号探测时，如果历史值实时最大值Δρmax不小于历史值偏差最大限值MAXρ，则对时间准对装置的地理位置进行修正。
4.一种基于权利要求1-3任一项所述的通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对方法的装置，其特征在于，包括主用时间准对装置和备用时间准对装置；
主用时间准对装置和备用时间准对装置采用主备机互备方式，进行通过北斗GPS信号测算时标的时间同一准对。
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