CN115639582A - 一种基于共视法授时的geo卫星轨道机动期间轨道测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于共视法授时的GEO卫星轨道机动期间轨道测定方法。该方法包括：构建由中心基准站、若干定轨站和GEO卫星组成的GEO卫星运动学定轨系统，中心基准站包括时频基准系统、星地时间同步天线和基准接收机，定轨站包括卫星导航接收机。通过多星共视法实时测量各个定轨站与中心基准站之间的钟差，利用双向时间同步天线实时测量GEO卫星与中心基准站之间的钟差，根据定轨站的位置信息、各个定轨站与中心基准站之间的钟差和GEO卫星与中心基准站之间的钟差，进行GEO卫星的运动学定轨。本发明利用共视法授时获得地面站的精确时间，通过多个定轨站同时测距，进行运动学定轨获得为卫星精确位置，为地面天线对卫星连续跟踪提供目标指引。

Description

一种基于共视法授时的GEO卫星轨道机动期间轨道测定方法

技术领域

本发明涉及导航卫星技术领域，尤其涉及一种基于共视法授时的 GEO卫星轨道机动期间轨道测定方法。

背景技术

GEO(Geosynchronous Earth Orbit，地球同步轨道)卫星在航 天中具有重要地位，也是卫星导航系统的重要的信息转发器，承载了 星基增强服务、精密单点定位服务和短报文服务等高实时性服务的广 播信息播发任务，为保证上述服务的连续性，需精确地卫星位置信息， 保证地面天线对GEO卫星的连续跟踪。但GEO卫星轨道资源极其宝贵， 按照东西位置保持精度优于0.1°要求，平均每二十多天就要进行一 次轨道机动，GEO卫星连续使用需求与频繁的轨道机动之间的矛盾， 给卫星位置精确确定带来了一定压力。

由于轨位资源宝贵，GEO卫星需要通过频繁轨道机动来维持位置， 轨道机动期间受发动机推力的影响，GEO卫星轨道不再符合原来的动 力学轨道，卫星动力学定轨不再适用。目前，现有技术中的卫星定轨 方法包括地基测量定轨和天基测量定轨两大类，地基定轨技术包括测 距跟踪定轨和干涉测角跟踪定轨，距离测量的技术手段包括雷达测 距、激光测距、伪距和载波测距，角度测量的技术手段包括光学测角 和射电干涉测角。

鉴于伪距和载波测距定轨最为经济、便捷和高效，卫星导航多采 用地面定轨站的伪距和载波测距观测量进行卫星轨道测定。正常情况 下，采用多星多站动力学定轨，综合利用多个定轨站对多个卫星的长 弧段伪距和载波观测数据以及卫星动力学信息进行动力学定轨(下文 简称多星定轨)，得到高精度卫星位置。在轨道机动时，由于受发动 机推力的影响，GEO卫星运动轨迹不再符合原有动力学模型，因此采 用多个定轨站伪距观测数据进行不依靠卫星动力学模型的运动学定 轨，解算GEO卫星位置。

GEO卫星轨道机动期间采用基于多星定轨钟差预报修正的运动学 定轨方法。该方法以伪距作为观测量，伪距中包含卫星位置至接收机 之间的几何距离、卫星钟差、定轨站钟差以及各种误差，定轨之前需 要从伪距观测量中扣除定轨站钟差和卫星钟差的影响。卫星钟差通过 星地双向时间同步获得，定轨站钟差则通过多星动力学定轨(定轨解 算中不包含机动卫星)解算的钟差结果预报得到。以修正后的伪距作 为输入，采用前方交会法，计算卫星位置。但是该方法存在计算量大、 实时性低、定轨精度低、可选定轨站少等问题，影响天线对GEO卫星 的跟踪。

上述现有技术中的卫星定轨方法的缺点包括：基于多星定轨钟差 预报修正的运动学定轨，有计算量大、实时性低、定轨精度低和可选 定轨站少等问题：

一是计算量大。多星定轨利用多个均匀分布的定轨站对卫星的长 弧段观测数据，同时估计卫星轨道钟差、接收机坐标钟差、整周模糊 度、对流层参数、电离层延迟、各类时延，以期获得较高的精度，由 于待估参数数量大，法方程阶数高，导致计算量巨大，即使采用了消 参数法、分区法减小计算量，但是每次定轨都要耗费十几甚至几十分 钟。

二是实时性低。由于多星定轨计算量大、耗时较长，通常多星定 轨采用定时启动策略，而轨道机动期间，卫星运动学定轨需要实时解 算卫星位置，因此只能采用钟差预报的方法，通过对多星定轨计算得 到的钟差进行拟合预报，获取定轨站钟差预报值。

三是定轨精度低。由于GEO卫星轨道高度较高，相对与我国国土 位置偏置且定轨站分布范围较小，导致GEO卫星定轨的观测几何结构 差，定轨站钟差预报误差导致的测距修正误差，将数倍放大于卫星定 轨结果中，若想得到优于20米的卫星位置精度，要求定轨站钟差精度 优于20ns。多星动力学定轨每小时运行一次，加之定轨解算所需的时 间，需要对多星多站钟差进行最长1.5小时的预报，然而地面定轨站 时频基准本身没有长期预报需求，通常选用晶振或性能较差的原子 钟，钟差长期预报误差往往可达数百甚至数千ns，最大可导致数百米 的卫星位置误差。采用性能更好的氢原子钟也可实现定轨站钟差的高 精度长期预报，但是氢原子钟价格过高，经济代价大。

四是可选定轨站少。由于多星动力学定轨计算量会随着定轨站数 量增加呈指数级上升，因此考虑到实时性要求，多星动力学定轨通常 仅选取少量定轨站。多站支持条件下的动力学定轨理论上，最少需要 4个定轨站，一旦个别定轨站产生故障，则可能无法找到精度符合要 求的定轨站进行替代，导致定轨程序中断。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于共视法授时的GEO卫星轨道机动 期间轨道测定方法，以实现对GEO卫星进行有效地定位。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于共视法授时的GEO卫星轨道机动期间轨道测定方法，构 建由中心基准站、若干定轨站和GEO卫星组成的GEO卫星运动学定轨系 统，中心基准站包括时频基准系统、星地时间同步天线和基准接收机， 定轨站包括卫星导航接收机，所述方法包括：

通过多星共视法实时测量各个定轨站与中心基准站之间的钟差；

利用双向时间同步天线实时测量GEO卫星与中心基准站之间的钟 差；

根据定轨站的位置信息、各个定轨站与中心基准站之间的钟差和 GEO卫星与中心基准站之间的钟差，进行GEO卫星的运动学定轨。

优选地，所述的通过多星共视法实时测量各个定轨站与中心基准 站之间的钟差，包括：

在中心基准站和若干定轨站部署相同型号的接收机，中心基准站 和定轨站在异地同时观测同一组卫星，通过站间单差法将定轨站接收 机的观测数据与中心基准站接收机的观测数据做差，计算得到定轨站 相对于中心基准站的钟差，根据为已知值的中心基准站的钟差和定轨 站相对于中心基准站的钟差得到定轨站的钟差。

优选地，所述的通过多星共视法实时测量各个定轨站与中心基准 站之间的钟差，包括：

中心基准站和定轨站的卫星导航伪距观测方程为：

其中，

为伪距观测量，s代表卫星号，r代表定轨站号，j代 表频率号，

为星地距离，根据卫星和接收机位置得到，c为光速，dt_r和dt^s为中心基准站或定轨站接收机和卫星钟差，δ_tr为对流层延迟，δ_ion为电离层延迟，δ_ph为卫星相位中心影响，δ_rel为相对论效应影响，δ_ecc接收机相位中心影响，δ_tide为潮汐影响，d_r,j和

分别为接收机端和卫 星端伪距硬件延迟偏差，ε_p为未模型化误差；

利用同一时刻，同一接收机对同一卫星的1号频率和3号频率的观 测数据

和

构建消电离层组合，利用电离层延迟量δ_ion,j与观测频 率f_j的关系，消除一阶电离层延迟：

其中，IF标识为消电离层组合，

消电离层组合的观测量，d_r,IF和

分别为接收机端和卫星端伪距消电离层组合硬件延迟偏差，f_j为频率值；

在某一时刻，中心基准站r₁与定轨站r₂对卫星s形成共视，得到两 站的双频消电离层组合

和

对式(3)和式(4)做差，得到站间单差

其中，dt^s、δ_ph、

被消除；中心基准站和定轨站位置为已知值， 中心基准站r₁的钟差

为已知值；卫星位置通过广播星历参数计算得 到，经过站间单差消除

中由广播星历引起的误差；

在同一时刻，中心基准站r₁与定轨站r₂有n个共视卫星，得到

至

共n个站间单差观测值，将观测方程改写矩阵的形式：

V＝AX+l (8)

X＝dt_r2 (9)

其中，i为卫星号，A参数矩阵，X为待估参数定轨站r₂的接收机 钟差dt_r2，V为观测误差；

解算法方程得到定轨站接收机与中心基准站之间的钟差的估计 值

V＝l-A(A^TPA)^-1A^TPl (14) 。

优选地，所述的利用双向时间同步天线实时测量GEO卫星与中心 基准站之间的钟差，包括：

GEO卫星和中心基准站同时分别向对方发射伪距测距信号，GEO 卫星和中心基准站接收对方发送的测距信号，并记录观测值，卫星通 过数据链路将观测值下传，通过对同一时刻的星地双向观测数据进行 做差，计算出GEO卫星与中心基准站之间的钟差值；

假设中心基准站r₁和GEO卫星s进行星地双向观测，中心基准站r₁在t₀时刻测量得到下行观测值

GEO卫星s在同一时刻测量得到 上行观测值

则有：

其中，

为t₀时刻下行观测值，

为t₀时刻上行观测值，

是信号在空间中传播的真实距离，ε为未模型化误差和观测噪声；

将式(16)减去式(15)除以2，得到GEO卫星s的钟差dt^s：

优选地，所述的根据定轨站的位置信息、各个定轨站与中心基准 站之间的钟差和GEO卫星与中心基准站之间的钟差，进行GEO卫星的运 动学定轨，包括：

设在全球导航卫星系统GNSS数据处理中有多个地面站伪距信号 数据，利用多站交会得到卫星位置信息；

将公式(2)改写为以下格式：

其中，卫星位置坐标(X^s,Y^s,Z^s)为待估参数，定轨站坐标(x_r,y_r,z_r)为 已知值，轨道机动卫星钟差dt^s由星地双向时间同步得到，定轨站钟 差dt_r由共视法钟差测量得到；

设在定轨时，同时有n个测站r₁至r_n，跟踪观测轨道机动卫星，得 到

至

共n个观测量，对伪距观测方程进行线性化，得到：

其中，i为定轨站号，G_i(·)为待估参数与观测数据的函数，

为卫星位置 向量(X^s,Y^s,Z^s)，

为初始参考位置，改写为矩阵形式：

V＝AδX+l (20)

n为定轨站数量，解算方程(21)得到实时卫星位置

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明方法利 用共视法授时获得地面站的精确时间，通过多个定轨站同时测距，进 行运动学定轨，获得为卫星精确位置，为地面天线对卫星连续跟踪提 供目标指引，确保GEO卫星上承载的星基增强服务、精密单点定位服 务和短报文服务连续稳定。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从 下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描 述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附 图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种GEO卫星运动学定轨系统的结构 图；

图2为本发明实施例提供的一种基于共视法授时的GEO卫星轨道 机动期间轨道测定方法的处理流程图；

图3为本发明实施例提供的一种多星共视法钟差测量工作场景示 意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中 示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有 相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性 的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数 形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该 进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所 述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或 添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它 们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件 时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。 此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这 里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单 元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有 术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技 术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定 义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致 的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义 来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施 例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例 的限定。

针对基于多星动力学定轨钟差预报修正伪距进行运动学定轨方 法定轨精度低、可选定轨站少的问题，本发明实施例提出了基于共视 法授时的GEO卫星轨道机动期间位置测定方法，利用共视法实时测定 地面定轨站与主控站BDT钟差，利用实时解算钟差修正伪距观测量， 进而实现GEO卫星轨道机动期间的运动学定轨，解决基于多星动力学 定轨钟差预报计算量大、实时性差、精度低、可选定轨站少的问题， 提高GEO卫星轨道机动期间定轨算法精度、可靠性和稳定性。

本发明实施例提供的一种GEO卫星运动学定轨系统的结构图如图 1所示，该系统由一个中心基准站、若干定轨站和轨道机动卫星组成。 中心基准站包括时频基准系统、星地时间同步天线和基准接收机，定 轨站由卫星导航接收机组成。

基于图1所示的系统，本发明实施例提供的一种基于共视法授时 的GEO卫星轨道机动期间轨道测定方法的处理流程如图2所示，包括如 下的处理步骤：

步骤S10、通过多星共视法实时测量各个定轨站与中心基准站之 间的钟差；

步骤S20、利用双向时间同步天线实时测量GEO卫星与中心基准站 之间的钟差；

步骤S30、根据定轨站的位置信息、各个定轨站与中心基准站之 间的钟差和GEO卫星与中心基准站之间的钟差，进行GEO卫星的运动学 定轨。

具体的，上述步骤S10包括：图3为本发明实施例提供的一种多星 共视法钟差测量工作场景示意图。共视法钟差测量的本质是在中心基 准站和若干定轨站部署相同型号的接收机，中心基准站和定轨站在异 地同时观测同一组卫星，通过站间单差法，将定轨站接收机的观测数 据与中心基准站接收机的观测数据做差，计算得到定轨站相对于中心 基准站的钟差，中心基准站的钟差为已知值，进而得到定轨站的钟差。 该方法利用卫星导航测量误差的强时空相关性，消除共同误差，得到 较高的钟差估计精度。

中心基准站和定轨站的卫星导航伪距观测方程为：

其中，

为伪距观测量，s代表卫星号，r代表定轨站号，j代 表频率号，

为星地距离，根据卫星和接收机位置得到，c为光速，dt_r和dt^s为中心基准站或定轨站接收机和卫星钟差，δ_tr为对流层延迟，δ_ion为电离层延迟，δ_ph为卫星相位中心影响，δ_rel为相对论效应影响，δ_ecc接收机相位中心影响，δ_tide为潮汐影响，d_r,j和

分别为接收机端和卫 星端伪距硬件延迟偏差，ε_p为多路径、观测噪声等未模型化误差。

利用同一时刻，同一接收机对同一卫星的1号频率和3号频率的观 测数据

和

构建消电离层组合，利用电离层延迟量δ_ion,j与观测 频率f_j的关系，消除一阶电离层延迟：

其中，IF标识为消电离层组合，

消电离层组合的观测量，d_r,IF和

分别为接收机端和卫星端伪距消电离层组合硬件延迟偏差，f_j为频率值。

在某一时刻，中心基准站r₁与定轨站r₂对卫星s形成共视，可同时 得到两站的双频消电离层组合

和

对式(3)和式(4)做差，可得到站间单差

其中，dt^s、δ_ph、

被消除；中心基准站和定轨站位置为已知值， 中心基准站r₁的钟差

为已知值；卫星位置可以通过广播星历参数计 算得到，经过站间单差，可基本消除

中由广播星历引起的误差； 站间单差得到的对流层延迟△δ_tr残差、接收机中心影响△δ_ecc残差、相 对论效应影响△δ_rel残差和潮汐影响△δ_tide残差，先利用各自模型进行误差修正，再通过做差消除公共部分，剩余影响可以忽略不计。

在同一时刻，中心基准站r₁与定轨站r₂有n个共视卫星，可得到

至

共n个站间单差观测值，将观测方程改写矩阵的形式：

V＝AX+l (8)

X＝dt_r2 (9)

其中，i为卫星号，A参数矩阵，X为待估参数定轨站r₂的接收机 钟差dt_r2，V为观测误差。

解算法方程，可得定轨站接收机钟差估计值

V＝l-A(A^TPA)^-1A^TPl (14)

具体的，上述步骤S20包括：利用星地双向时间同步法测量卫星 钟差，其基本原理为：卫星和中心基准站同时分别向对方发射伪距测 距信号，与此同时，卫星和中心基准站接收对方发送的测距信号，并 记录观测值，卫星通过数据链路将观测值下传，通过对同一时刻的星 地双向观测数据进行做差，可以计算星地钟差值。

假设中心基准站r₁和卫星s进行星地双向观测，中心基准站r₁在t₀时刻，测量得到下行观测值

卫星s在同一时刻，测量得到上行 观测值

则有：

其中，

为t₀时刻下行观测值，

为t₀时刻上行观测值，

是信号在空间中传播的真实距离，ε为未模型化误差和观测噪声， 为了简洁，省去了电离层延迟、对流层延迟等误差，其与公式(1) 相同，可用模型改正，且上下行基本相同，做差后可以消除。

将式(16)减去式(15)除以2，可得GEO卫星钟差dt^s

公式(17)消除了对流层延迟、卫星星历误差和中心基准站坐标 误差等误差的影响，与信号频率有关的电离层延迟也被很大程度地削 弱。

具体的，上述步骤S30包括：卫星运动学定轨。在GNSS(Global NavigationSatellite System，全球导航卫星系统)数据处理中， 有多个地面站伪距信号数据，因此，可以直接利用多站交会得到卫星 位置信息，也可进一步利用位置信息差分得到卫星速度。

将公式(2)改写为以下格式：

其中，卫星位置坐标(X^s,Y^s,Z^s)为待估参数，定轨站坐标(x_r,y_r,z_r)为 已知值，轨道机动卫星钟差dt^s由星地双向时间同步得到，定轨站钟 差dt_r由共视法钟差测量得到。

在定轨时，同时有n个测站(r₁至r_n)，跟踪观测轨道机动卫星， 同时可以得到

至

共n个观测量，对伪距观测方程进行线性 化。

其中，i为定轨站号，G_i(·)为待估参数与观测数据的函数，

为卫星位置 向量(X^s,Y^s,Z^s)，

为初始参考位置，改写为矩阵形式：

V＝AδX+l (20)

其中，

n为定轨站数量，解算方程可得，

得到实时卫星位置。

综上所述，本发明实施例利用共视法计算定轨站钟差，进而进行 几何法定轨，本方法有以下优点：

第一，避免了进行站钟差预报，从根本上解决了定轨站原子钟长 期稳定性较差，导致钟差预报精度低的问题，有效提高了钟差计算的 精度。

第二，通过定轨算法的优化，避免了对于硬件的大规模更新，性 价比较高。

第三，通过将定轨站钟差计算与定轨的解绑，大大扩展了几何法 定轨定轨站的可选范围，避免了个别定轨站故障对于定轨稳定性的影 响，提高了定轨的稳定性和可靠性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图， 附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地 了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于 这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的 部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在 存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一 台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行 本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之 间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本 相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例 的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的， 其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分 开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以 位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的 需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领 域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围 之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于共视法授时的GEO卫星轨道机动期间轨道测定方法，其特征在于，构建由中心基准站、若干定轨站和GEO卫星组成的GEO卫星运动学定轨系统，中心基准站包括时频基准系统、星地时间同步天线和基准接收机，定轨站包括卫星导航接收机，所述方法包括：

通过多星共视法实时测量各个定轨站与中心基准站之间的钟差；

利用双向时间同步天线实时测量GEO卫星与中心基准站之间的钟差；

根据定轨站的位置信息、各个定轨站与中心基准站之间的钟差和GEO卫星与中心基准站之间的钟差，进行GEO卫星的运动学定轨。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通过多星共视法实时测量各个定轨站与中心基准站之间的钟差，包括：

在中心基准站和若干定轨站部署相同型号的接收机，中心基准站和定轨站在异地同时观测同一组卫星，通过站间单差法将定轨站接收机的观测数据与中心基准站接收机的观测数据做差，计算得到定轨站相对于中心基准站的钟差，根据为已知值的中心基准站的钟差和定轨站相对于中心基准站的钟差得到定轨站的钟差。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的通过多星共视法实时测量各个定轨站与中心基准站之间的钟差，包括：

中心基准站和定轨站的卫星导航伪距观测方程为：

其中，

为伪距观测量，s代表卫星号，r代表定轨站号，j代表频率号，

为星地距离，根据卫星和接收机位置得到，c为光速，dt_r和dt^s为中心基准站或定轨站接收机和卫星钟差，δ_tr为对流层延迟，δ_ion为电离层延迟，δ_ph为卫星相位中心影响，δ_rel为相对论效应影响，δ_ecc接收机相位中心影响，δ_tide为潮汐影响，d_r,j和

分别为接收机端和卫星端伪距硬件延迟偏差，ε_p为未模型化误差；

利用同一时刻，同一接收机对同一卫星的1号频率和3号频率的观测数据

和

构建消电离层组合，利用电离层延迟量δ_ion,j与观测频率f_j的关系，消除一阶电离层延迟：

其中，IF标识为消电离层组合，

消电离层组合的观测量，d_r,IF和

分别为接收机端和卫星端伪距消电离层组合硬件延迟偏差，f_j为频率值；

在某一时刻，中心基准站r₁与定轨站r₂对卫星s形成共视，得到两站的双频消电离层组合

和

对式(3)和式(4)做差，得到站间单差

其中，dt^s、δ_ph、

被消除；中心基准站和定轨站位置为已知值，中心基准站r₁的钟差

为已知值；卫星位置通过广播星历参数计算得到，经过站间单差消除

中由广播星历引起的误差；

在同一时刻，中心基准站r₁与定轨站r₂有n个共视卫星，得到

至

共n个站间单差观测值，将观测方程改写矩阵的形式：

V＝AX+l (8)

X＝dt_r2 (9)

其中，i为卫星号，A参数矩阵，X为待估参数定轨站r₂的接收机钟差dt_r2，V为观测误差；

解算法方程得到定轨站接收机与中心基准站之间的钟差的估计值

V＝l-A(A^TPA)^-1A^TPl (14)。

4.根据权利要求2或者3所述的方法，其特征在于，所述的利用双向时间同步天线实时测量GEO卫星与中心基准站之间的钟差，包括：

GEO卫星和中心基准站同时分别向对方发射伪距测距信号，GEO卫星和中心基准站接收对方发送的测距信号，并记录观测值，卫星通过数据链路将观测值下传，通过对同一时刻的星地双向观测数据进行做差，计算出GEO卫星与中心基准站之间的钟差值；

假设中心基准站r₁和GEO卫星s进行星地双向观测，中心基准站r₁在t₀时刻测量得到下行观测值

GEO卫星s在同一时刻测量得到上行观测值

则有：

其中，

为t₀时刻下行观测值，

为t₀时刻上行观测值，

是信号在空间中传播的真实距离，ε为未模型化误差和观测噪声；

将式(16)减去式(15)除以2，得到GEO卫星s的钟差dt^s：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的根据定轨站的位置信息、各个定轨站与中心基准站之间的钟差和GEO卫星与中心基准站之间的钟差，进行GEO卫星的运动学定轨，包括：

设在全球导航卫星系统GNSS数据处理中有多个地面站伪距信号数据，利用多站交会得到卫星位置信息；

将公式(2)改写为以下格式：

其中，卫星位置坐标(X^s,Y^s,Z^s)为待估参数，定轨站坐标(x_r,y_r,z_r)为已知值，轨道机动卫星钟差dt^s由星地双向时间同步得到，定轨站钟差dt_r由共视法钟差测量得到；

设在定轨时，同时有n个测站r₁至r_n，跟踪观测轨道机动卫星，得到

至

共n个观测量，对伪距观测方程进行线性化，得到：

其中，i为定轨站号，G_i(·)为待估参数与观测数据的函数，

为卫星位置向量(X^s,Y^s,Z^s)，

为初始参考位置，改写为矩阵形式：

V＝AδX+l (20)

n为定轨站数量，解算方程(21)得到实时卫星位置

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