CN114397678A - 一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的提供了一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置。利用IGS网络发播的实时修正星历和实时修正星钟数据，对原始观测量进行修正后解算，得到更为精密准确的时差数据，作为驯服的输入，可以抑制传统驯服频率源原始数据中随机误差较大的影响。

Description

一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置
技术领域
本发明属于频率源装置，特别涉及一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置。
背景技术
高精度频率源在各类时间频率系统中广为应用。除了原子频标以外，应用最为广泛的是GNSS驯服铷钟或驯服晶振。此类频率源利用导航卫星系统优越的长期频率准确度，来弥补铷钟或晶振准确度较差的不足。其工作原理为：利用GNSS导航接收机接收多颗导航卫星信号，接收机通过定位解算输出代表卫星导航系统的1PPS定时信号；同时，利用铷钟或晶振的10MHz标准频率生成与其相参的1PPS定时信号；通过每秒测量这两个1PPS信号的时差，利用驯服算法生成频率控制字，对铷钟或晶振的频率进行驯服，实现高精度的频率输出。
上述传统方式中，GNSS接收机是通过卫星导航电文中的广播星历和广播星钟参数来进行定位解算，解算的定位结果和定时结果，由于广播星历和星钟存在着误差，会使输出的1PPS信号产生偏差，在一定范围内存在较大的抖动。
从2012年开始，国际GNSS服务组织(International GNSS Service，IGS)的数据中心开始通过网络服务器发播卫星导航系统实时精密星历和精密星钟修正数据，这项服务可以减小驯服原始时差数据中的误差。通过GNSS实时精密单点定位解算，可以提供一种新的方法来实现频率的驯服。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置。通过互连网接收IGS数据中心服务器发播的实时精密星历和精密星钟修正数据对导航接收机收到的广播星历和广播星钟数据进行修正，利用实时精密单点定位算法计算出频率源时间与导航系统时间的时差，获得更加准确稳定的每秒时差序列，以此序列通过算法生成频率控制字来驯服芯片原子钟或高稳晶振。
为了实现上述目的，本发明是通过以下装置实现的：一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置，包括GNSS接收机，频率源，数据处理模块，无线网络通信模块，GNSS天线；GNSS天线接收卫星信号发送至GNSS接收机；GNSS接收机以频率源输出的1PPS为触发，得到GNSS原始观测量，同时解码导航电文得到广播星历和星钟数据，输入至数据处理模块；无线网络通信模块获得实时修正星历和实时修正星钟数据，输入至数据处理模块；数据处理模块根据实时修正星历和实时修正星钟数据对原始观测数据进行修正，然后利用时差数据序列作为驯服算法的输入，生成频率控制字，对频率源实现驯服。
进一步的，所述的频率源为芯片原子钟或高稳晶振，频率源输出信号为10MHz标准频率信号。
进一步的，所述的数据处理模块通过以下步骤对数据进行处理：步骤一、利用GNSS接收机接收卫星信号；步骤二，利用无线网络通信模块采集IGS数据中心网络服务器发播的实时星历与星钟数据；步骤三，计算出实时修正星历和实时修正星钟数据；步骤四，计算本地时间与卫星系统时间的精密时差；步骤五，利用解算得到的时差序列根据驯服算法生成频率控制字。
进一步的，所述的步骤三，利用插值得到的修正数据对广播星历与星钟数据进行修正，得到每秒的精密星历与星钟数据。
本发明有益效果：本发明的提供了一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置。利用IGS网络发播的实时修正星历和实时修正星钟数据，对原始观测量进行修正后解算，得到更为精密准确的时差数据，作为驯服的输入，可以抑制传统驯服频率源原始数据中随机误差较大的影响。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置，包括GNSS接收机，频率源，数据处理模块，无线网络通信模块，GNSS天线；GNSS天线接收卫星信号发送至GNSS接收机；GNSS接收机以频率源输出的1PPS为触发，得到GNSS原始观测量，同时解码导航电文得到广播星历和星钟数据，输入至数据处理模块；无线网络通信模块获得实时修正星历和实时修正星钟数据，输入至数据处理模块；数据处理模块根据实时修正星历和实时修正星钟数据对原始观测数据进行修正，然后利用时差数据序列作为驯服算法的输入，生成频率控制字，对频率源实现驯服。为了实现小型化设计，使用小型化GNSS定时接收机和数据处理模块。同时，装置内部集成了电池，小型化便携式设计可满足短期户外工作需求。
进一步的，所述的频率源为芯片原子钟或高稳晶振，频率源输出信号为10MHz标准频率信号。
进一步的，所述的数据处理模块通过以下步骤对数据进行处理：步骤一、利用GNSS接收机接收卫星信号。在利用导航卫星进行频率驯服的过程中，需要选择定时型GNSS接收机接收GNSS导航卫星信号，采集广播星历与星钟数据，同时采集双频伪距与载波相位观测量。
步骤二，利用无线网络通信模块采集IGS数据中心网络服务器发播的实时星历与星钟数据。利用无线网络通信模块作为信道，通过安装在数据处理模块中的实时数据客户端，采集IGS数据中心网络服务器发播的实时星历修正数据与星钟修正数据。
步骤三，计算出实时修正星历和实时修正星钟数据；进一步的，利用插值得到的修正数据对广播星历与星钟数据进行修正，得到每秒的精密星历与星钟数据。一般来说，第二步采集的星历和星钟修正数据具有周期性。要想得到每秒的修正数据，需要进行插值。利用插值得到的修正数据对第一步采集的广播星历与星钟数据进行修正，即可得到每秒的精密星历与星钟数据。
步骤四，计算本地时间与卫星系统时间的精密时差。需要对第一步中采集的载波相位数据进行周跳探测与修复，然后非差整周模糊度解算后，求取装置频率源1PPS时间与卫星系统时间的时差。
步骤五，利用解算得到的时差序列根据驯服算法生成频率控制字。按照第一步至第四步的方法，每秒都可以得到装置内频率源时间与导航卫星系统时间的时差。利用这个时差序列作为驯服算法频率控制字的输入，生成频率控制字，对频率源进行驯服控制。
用这种方法得到的时差数据的噪声稳定性应优于传统方法直接由GNSS接收机输出的1PPS信号，可以得到更准确的频率输出。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置，其特征是：所述的装置包括GNSS接收机，频率源，数据处理模块，无线网络通信模块，GNSS天线；GNSS天线接收卫星信号发送至GNSS接收机；GNSS接收机以频率源输出的1PPS为触发，得到GNSS原始观测量，同时解码导航电文得到广播星历和星钟数据，输入至数据处理模块；无线网络通信模块获得实时修正星历和实时修正星钟数据，输入至数据处理模块；数据处理模块根据实时修正星历和实时修正星钟数据对原始观测数据进行修正，然后利用时差数据序列作为驯服算法的输入，生成频率控制字，对频率源实现驯服。
2.根据权利要求1所述的一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置，其特征是：所述的频率源为芯片原子钟或高稳晶振，频率源输出信号为10MHz标准频率信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置，其特征是：所述的数据处理模块通过以下步骤对数据进行处理：
步骤一、利用GNSS接收机接收卫星信号；
步骤二，利用无线网络通信模块采集IGS数据中心网络服务器发播的实时星历与星钟数据；
步骤三，计算出实时修正星历和实时修正星钟数据；
步骤四，计算本地时间与卫星系统时间的精密时差；
步骤五，利用解算得到的时差序列根据驯服算法生成频率控制字。
4.根据权利要求3所述的一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置：其特征是：所述的步骤一：利用GNSS接收机接收卫星信号，利用导航卫星进行频率驯服的过程中，选择定时型GNSS接收机接收GNSS导航卫星信号，采集广播星历与星钟数据，同时采集双频伪距与载波相位观测量。
5.根据权利要求3所述的一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置：其特征是：所述的步骤二：利用无线网络通信模块采集IGS数据中心网络服务器发播的实时星历与星钟数据，利用无线网络通信模块作为信道，通过安装在数据处理模块中的实时数据客户端，采集IGS数据中心网络服务器发播的实时星历修正数据与星钟修正数据。
6.根据权利要求3所述的一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置：其特征是：所述的步骤三，计算出实时修正星历和实时修正星钟数据；利用插值得到的修正数据对广播星历与星钟数据进行修正，得到每秒的精密星历与星钟数据，采集的星历和星钟修正数据具有周期性，要想得到每秒的修正数据，需要进行插值，利用插值得到的修正数据对第一步采集的广播星历与星钟数据进行修正，即可得到每秒的精密星历与星钟数据。
7.根据权利要求3所述的一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置：其特征是：所述的步骤四：计算本地时间与卫星系统时间的精密时差，需要对第一步中采集的载波相位数据进行周跳探测与修复，然后非差整周模糊度解算后，求取装置频率源1PPS时间与卫星系统时间的时差。
8.根据权利要求3所述的一种基于实时精密单点定位技术的小型高精度频率源装置：其特征是：所述的步骤五：利用解算得到的时差序列根据驯服算法生成频率控制字，按照第一步至第四步的方法，每秒都可以得到装置内频率源时间与导航卫星系统时间的时差，利用这个时差序列作为驯服算法频率控制字的输入，生成频率控制字，对频率源进行驯服控制。
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