CN116961811A - 时间同步方法及装置、伪卫星、存储介质 - Google Patents

时间同步方法及装置、伪卫星、存储介质 Download PDF

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CN116961811A CN202210419279.1A CN202210419279A CN116961811A CN 116961811 A CN116961811 A CN 116961811A CN 202210419279 A CN202210419279 A CN 202210419279A CN 116961811 A CN116961811 A CN 116961811A
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Abstract

本申请涉及时间同步方法及装置、伪卫星、存储介质；其中，所述方法应用于第一伪卫星，所述方法包括：确定与第二伪卫星的第一相对钟差；其中，所述第二伪卫星是所述第一伪卫星的上一相邻层级中的伪卫星，所述第一伪卫星与所述第二伪卫星相互通视；获取所述第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差；基于所述第一相对钟差和所述第二相对钟差，确定所述第一伪卫星与所述基准伪卫星的第三相对钟差；基于所述第三相对钟差，与所述基准伪卫星进行时间同步。

Description

时间同步方法及装置、伪卫星、存储介质
技术领域
本申请涉及伪卫星导航定位技术，涉及但不限于时间同步方法及装置、伪卫星、存储介质。
背景技术
近年来，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)等卫星定位技术在大地测量领域得到了广泛的应用，是基于位置服务应用的主要技术手段。然而，因为跟踪卫星的数量少、几何分布差以及信号水平微弱等影响因素，仍然存在GPS无法为用户提供位置服务的情况。例如，在建筑物之间、隧道、地下购物中心或深露天矿山等区域，无法实现准确、可靠的定位。
伪卫星是一种地面设备，可以传输类似GPS的信号，能够用于辅助卫星导航系统，也可用于在GPS等导航系统不可用时独立提供位置服务。
然而，伪卫星通常采用相对便宜的晶体振荡器，相对GPS使用的高精度原子钟，时钟精度较差，不同伪卫星之间存在未知钟差，而1ns的钟差就将引入约30厘米的定位误差，对定位精度影响较大。因此，基于伪卫星系统的定位技术，必须保证系统时间的同步性。
发明内容
有鉴于此，本申请提供的时间方法及装置、伪卫星、存储介质，能够在不改动、不约束伪卫星系统的各伪卫星的布局的情况下，实现伪卫星的时间同步。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种时间同步方法，所述方法应用于第一伪卫星，所述方法包括：确定与第二伪卫星的第一相对钟差；其中，所述第二伪卫星是所述第一伪卫星的上一相邻层级中的伪卫星；所述第一伪卫星与所述第二伪卫星相互通视；获取所述第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差；基于所述第一相对钟差和所述第二相对钟差，确定所述第一伪卫星与所述基准伪卫星的第三相对钟差；基于所述第三相对钟差，与所述基准伪卫星进行时间同步。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种时间同步装置，包括：第一确定模块，配置成确定第一伪卫星与第二伪卫星的第一相对钟差；其中，所述第二伪卫星是所述第一伪卫星的上一相邻层级中的伪卫星；所述第一伪卫星与所述第二伪卫星相互通视；获取模块，配置成获取所述第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差；第二确定模块，配置成基于所述第一相对钟差和所述第二相对钟差，确定所述第一伪卫星与所述基准伪卫星的第三相对钟差；时间同步模块，配置成基于所述第三相对钟差，将所述第一伪卫星与所述基准伪卫星进行时间同步。
本申请实施例提供的伪卫星，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现本申请实施例所述的方法。
本申请实施例提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例提供的所述的方法。
在本申请实施例中，第一伪卫星确定与第二伪卫星的第一相对钟差，从而基于该相对钟差和已知的第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差，将第一伪卫星的时钟同步到基准伪卫星；如此，在不改动、不约束伪卫星系统中各个伪卫星的布局的情况下，即可实现伪卫星系统中各个伪卫星的时间同步。并且，更无需布设额外的接收基站或中转站来达到同步的目的，从而具有更高的灵活性和普遍适用性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于说明本申请的技术方案。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
图1为本申请实施例提供的时间同步方法的实现流程示意图；
图2为本申请实施例提供的相邻层级的各个伪卫星能够相互接收到对方发射的无线信号的示意图；
图3为本申请实施例提供的伪卫星系统的分级示意图；
图4为本申请实施例的时间同步方法的实现流程示意图；
图5为本申请实施例提供的时间同步装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的伪卫星的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
为了便于对本申请的技术方案带来的技术效果的理解，首先对伪卫星定位的基本原理进行简单的介绍。实际上，基于伪卫星的定位原理与GPS定位原理类似。建立伪距观测方程，必须顾及伪卫星钟差、接收机钟差等。为了表达方便，以q表示接收机编号，w表示伪卫星编号，e表示观测历元编号，则伪距观测值ρ′(q,w,e)可表示为如下式(1)：
式中，c为光速，为接收机钟差，/>为伪卫星钟差，ρ(q,w,e)为伪卫星到接收机的准确距离，其计算公式如下式(2)：
式中，伪卫星的位置坐标(xw,yw,zw)是已知的，顾及式(2)，在式(1)中只有4个未知数：三个是接收机的位置坐标(xq,yq,zq)，另一个未知量是接收机钟差因此，在同一观测历元，理论上至少观测4颗伪卫星，即可获得4个观测方程式，从而求解出这些未知数。
由此可以看出，各个伪卫星的时钟精准同步，才能够保证接收机到各个伪卫星的伪距观测值的有效性。也就是说，基于伪卫星系统实现高精度定位的关键技术保障是时间同步技术。
有鉴于此，本申请实施例提供一种时间同步方法，图1为本申请实施例提供的时间同步方法的实现流程示意图，如图1所示，该方法可以包括以下步骤101至步骤104：
步骤101，第一伪卫星确定与第二伪卫星的第一相对钟差；其中，所述第二伪卫星是所述第一伪卫星的上一相邻层级中的伪卫星；所述第一伪卫星与所述第二伪卫星相互通视。
可以理解地，所谓相互通视是指两个伪卫星能够相互接收到对方的无线信号。例如，图2所示，相邻层级的各个伪卫星能够相互接收到对方发射的无线信号。由图2可以看出，基准伪卫星是一级伪卫星的上级伪卫星，也描述为基准伪卫星是一级伪卫星的上一相邻层级的伪卫星；一级伪卫星是二级伪卫星的上级伪卫星，也描述为一级伪卫星是上一相邻层级的伪卫星；二级伪卫星是三级伪卫星的上一相邻层级的伪卫星。
在一些实施例中，可以预先基于可视性对伪卫星进行分级。整个伪卫星系统中包含多个伪卫星，而由于环境遮挡，各伪卫星之间存在无法相互通视的情况。首先，分析各个伪卫星的可视性。比如，从伪卫星A处可直接肉眼看到伪卫星B，则伪卫星A和伪卫星B相互通视；再比如，采用激光笔，若从伪卫星A处激光可直达伪卫星B，则伪卫星A和伪卫星B相互通视。在一些实施例中，可以记视角范围内覆盖其余伪卫星最多的伪卫星作为基准伪卫星PL0，其时钟作为基准时钟；
其次，定义可接收到PL0发射的无线信号的伪卫星为一级伪卫星，记为PLi。定义可接收到PLi发射的无线信号的伪卫星为二级伪卫星，记为PLi_j；其中，可能存在同一个二级伪卫星能够接收到多个一级伪卫星信号的情况，此时可任意选取一个一级伪卫星作为该二级伪卫星的上级伪卫星，在实现时可以在该二级伪卫星中预先配置其上级伪卫星的身份信息，或者该二级伪卫星自主选取某一一级伪卫星作为其上级伪卫星，记录该上级伪卫星的身份信息，以便后续进行时间同步时使用。继续按上述方式归类，直至完成所有伪卫星分级。
例如，图3为伪卫星系统的分级示意图，如图3所示，假设伪卫星系统被划分了四个层级。其中，零级伪卫星300为基准伪卫星，一级伪卫星301至303的上级伪卫星为基准伪卫星；二级伪卫星311至313的上级伪卫星为一级伪卫星302；三级伪卫星321至323的上级伪卫星为二级伪卫星311。可以理解地，步骤101中所述的第二伪卫星是指第一伪卫星的上级伪卫星，而第一伪卫星可以是一级至三级中的任一伪卫星。
需要说明的是，在分级方案中，遵循最多仅有一个上级伪卫星的原则，即同一层级的伪卫星的上级伪卫星为同一个伪卫星；由此划分的结果，从最高级伪卫星到基准伪卫星，仅有唯一的路线。否则在计算某伪卫星与基准伪卫星的相对钟差时，会存在多种组合，容易混乱，也会造成同一级的多个伪卫星在同步后依然存在参差不齐的钟差。
在一些实施例中，第一伪卫星可以通过如下实施例的步骤401至步骤403确定第一相对钟差。
步骤102，第一伪卫星获取所述第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差。
在一些实施例中，第一伪卫星可以基于上级伪卫星(即第二伪卫星)的身份信息，向第二伪卫星发送请求消息以请求获得第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差。在另一些实施例中，第二伪卫星在计算得到自身与基准伪卫星的第二相对钟差之后，可以广播第二相对钟差，以便它的下一相邻层级的各个伪卫星获知。
可以理解地，对于第一伪卫星是一级伪卫星的情况，其对应的第二伪卫星为基准伪卫星，第二相对钟差为0。
在一些实施例中，在对伪卫星系统中的各个伪卫星进行分级时，将视角范围内覆盖其余伪卫星最多的伪卫星作为基准伪卫星，也就是说，基准伪卫星为与其相互通视的伪卫星的数目最多的伪卫星。
可以理解地，分级中由第一相对钟差计算第三相对钟差时，由于各相对钟差均存在误差，而层级越高其第三相对钟差的误差也越大。如此，基准伪卫星为与其相互通视的伪卫星的数目最多的伪卫星，可以保证大部分卫星的层级较低，从而减小第三相对钟差的误差。
步骤103，第一伪卫星基于所述第一相对钟差和所述第二相对钟差，确定与所述基准伪卫星的第三相对钟差。
在一些实施例中，第一伪卫星可以将第一相对钟差与第二相对钟差之和确定为第一伪卫星与基准伪卫星的第三相对钟差。举例而言，假设第一伪卫星为三级伪卫星，记作PLi_j_k，其上级伪卫星，即第二伪卫星记作PLi_j，则第一伪卫星PLi_j_k与基准伪卫星的第三相对钟差的计算公式如下式(3)所示：
式中，是指第一伪卫星PLi_j_k与第二伪卫星PLi_j的第一相对钟差，/>是指第二伪卫星PLi_j与基准伪卫星PL0的第二相对钟差；其中，/>是指第二伪卫星PLi_j与其上级伪卫星PLi的相对钟差，/>是指伪卫星PLi与其上级伪卫星(即基准伪卫星)的相对钟差。
步骤104，第一伪卫星基于所述第三相对钟差，与所述基准伪卫星进行时间同步。
在本申请实施例中，第一伪卫星确定与上一相邻层级的第二伪卫星的第一相对钟差，从而基于该相对钟差和已知的第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差，将第一伪卫星的时钟同步到基准伪卫星；如此，在不改动、不约束伪卫星系统中各个伪卫星的布局的情况下，即可实现伪卫星系统中各个伪卫星的时间同步。并且，更无需布设额外的接收基站或中转站来达到同步的目的，从而具有更高的灵活性和普遍适用性。
本申请实施例再提供一种时间同步方法，图4为本申请实施例的时间同步方法的实现流程示意图，如图4所示，该方法包括如下步骤401至步骤406：
步骤401，第一伪卫星基于与所述第二伪卫星交互的无线信号的收发时刻，确定与所述第二伪卫星的第四相对钟差；其中，第一层级与第二层级为任意相邻的上下两层级，所述第一层级的至少一个伪卫星与所述第二层级的至少一个伪卫星能够相互通视。
在一些实施例中，第一伪卫星在当前时刻t0发送第一无线信号给第二伪卫星；其中，第二伪卫星在第一时刻(假设记为)接收到所述第一无线信号，以及在所述第一时刻返回承载所述第一时刻/>的第二无线信号给第一伪卫星；其中，当前时刻t0与第一时刻/>之间存在钟差；第一伪卫星在第二时刻t1接收所述第二无线信号；其中，第二时刻t1与第一时刻/>之间存在钟差；基于预先确定的误差参数、当前时刻t0、第一时刻/>和第二时刻t1，确定所述第四相对钟差；如此，由于基于第一伪卫星与第二伪卫星依次相互收发无线信号，即可确定第一伪卫星与第二伪卫星的第四相对钟差，因此计算更加简单，从而提高时间同步的效率，进而提高基于伪卫星的定位精度。
进一步地，在一些实施例中，预先确定的误差参数包括固有参数和/或服从特定分布的等效时延误差的分布参数；其中，所述固有参数至少包括以下至少之一：第一伪卫星的发射时延、第一伪卫星的接收时延、第二伪卫星的发射时延、第二伪卫星的接收时延、第一无线信号的传播时间、第二无线信号的传播时间；所述等效时延误差至少包括以下至少之一：时钟源的系统误差、随机误差。
更进一步地，在一些实施例中，第一伪卫星可以这样确定等效时延误差的分布参数：N次发送所述第一无线信号，以及对应接收所述第二无线信号；其中，N大于1；确定发送所述第一无线信号时与对应接收所述第二无线信号时的时间差；确定所述固有参数之和与所述时间差的差值；对基于N次收发无线信号确定的N个所述差值进行统计分析，得到服从所述所述特定分布的等效时延误差的分布参数；例如，所述特定分布为高斯分布。
为了便于理解上述实施例，如下结合公式对第四相对钟差的计算公式的推导过程进行说明。
第一伪卫星在当前时刻t0发送第一无线信号给第二伪卫星，第二伪卫星在第一时刻(假设记为)接收到所述第一无线信号，以及在所述第一时刻/>返回承载所述第一时刻/>的第二无线信号给第一伪卫星，第一伪卫星在第二时刻t1接收所述第二无线信号；则两者的时间差存在如下公式(4)所示的关系：
式中，为第四相对钟差，τd1、τd2分别为第二伪卫星和第一伪卫星的发射时延；τr1、τr2分别是第二伪卫星和第一伪卫星的接收时延；τ1,2、τ2,1分别是第二伪卫星和第一伪卫星的传播时间，也即第一无线信号和第二无线信号的传播时间；ε1,2、ε2,1表示其它影响因素的等效时延误差(包括时钟源的系统误差和随机误差等)，假设其相互独立，且均服从N(μ,σ2)的高斯分布。
由式(4)中两式相减可得式(5)：
由式(4)中两式相加可得式(6)：
t1-t0＝(τd1+τd2)+(τr1+τr2)+(τ1,2+τ2,1)+ε2 (6)；
式中，ε1服从N(0,σ2/2)的高斯分布，ε2服从N(2μ,2σ2)的高斯分布。
由于各伪卫星均是固定的静态目标，因此其发射时延、接收时延可通过系统零值标定的方法进行消除。第二伪卫星和第一伪卫星的天线之间的真实距离也可通过精确测量得到，因此基于该真实距离和光速容易得到第一无线信号和第二无线信号的传播时间，各个伪卫星对于同步精度需求不高的情况，可近似其相等。假设标定后(τd1+τd2)+(τr1+τr2)+(τ1,2+τ2,1)，即固有参数之和等于常值a，则通过对式(6)进行多次统计分析，可得如下式(7)和式(8)：
式中，m表示第m次第一伪卫星给第二伪卫星发送第一无线信号，第二伪卫星收到第一无线信号后给第一伪卫星返回第二无线信号。
由此可见，第一伪卫星在预先确定所述固有参数和等效时延误差的分布参数之后，根据上述公式(5)即可得到第四相对钟差。
当然，在另一些实施例中，第一伪卫星也可以采用伪距差分法、双向时间同步法或光纤链路法等计算第四相对钟差。
步骤402，第一伪卫星基于已建立的与所述第二伪卫星的相对钟差预测模型，预测第一伪卫星与所述第二伪卫星的相对钟差，得到第五相对钟差。
在一些实施例中，第一伪卫星可以这样确定相对钟差预测模型：确定与所述第二伪卫星的钟差序列；基于所述钟差序列，对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合，从而建立所述相对钟差预测模型；其中，所述钟差序列包括多个不同时刻对应的与所述第二伪卫星的相对钟差；第六相对钟差为所述钟差序列中的任一钟差，所述第六相对钟差的确定方法与第四相对钟差的确定方法相同，即也是基于与所述第二伪卫星之间交互的无线信号的收发时刻而确定的，只是收发时刻不同而已。
在本申请实施例中，对于相对钟差预测模型的模型结构不做限定，可以是各种各样的。例如，可以是ARMA模型、灰色模型或小波神经网络模型等。也可以是如下公式(9)所示的模型：
式中，toc为基准参考时间，af0af0表示基准相对钟差(即t＝toc时的钟差)，af1表示第一伪卫星与第二伪卫星的相对频差，af2表示第一伪卫星与第二伪卫星的相对频偏。
那么第一伪卫星可以基于钟差序列，采用最小二乘算法解算式(9)右边的模型参数，从而得到相对钟差预测模型。基于此，将当前时刻带入公式(9)即可得到第五相对钟差。
需要注意的是，相对钟差预测模型的准确性受限于最小二乘算法拟合的数据量，通常应遵循长时间拟合，短时间预测的原则，否则会导致预测钟差存在较大偏差。因此，需要每隔一段时间对式(9)中的参数重新拟合。其中，长时间拟合，短时间预测，例如，假设第一伪卫星与第二伪卫星每1s交互一次(计算一次相对钟差)，则基于0～10s的数据拟合的相对钟差预测模型，应用于预测10～15s以内的钟差(对于时钟源较稳定的伪卫星，预测时间可以延迟；对于时钟源不稳定的伪卫星，预测时间应减短)。
在另一些实施例中，所述方法还包括：第一伪卫星确定与所述第二伪卫星的新的钟差序列；其中，所述新的钟差序列包括多个新的不同时刻对应的与所述第二伪卫星的相对钟差；第一伪卫星基于所述新的钟差序列，对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合，从而更新已建立的相对钟差预测模型；如此，能够提高第一伪卫星的时间同步的精度，进而提高基于伪卫星的定位精度。
当然，更新相对钟差预测模型的触发条件也不限定于周期性更新。在一些实施例中，其触发条件还可以是定位精度不满足精度需求。
步骤403，第一伪卫星将所述第四相对钟差与所述第五相对钟差进行融合，得到所述第一相对钟差；如此，第一伪卫星基于第五相对钟差对第四相对钟差进行融合优化，能够最终提高第一相对钟差的计算精度。
实际上，第一位卫星基于钟差序列对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合时，还得到相对钟差预测模型的参数的拟合误差；基于此，在一些实施例中，第一伪卫星可以基于所述第五相对钟差、所述拟合误差和所述等效时延误差的分布参数，对所述第四相对钟差进行修正，得到所述第一相对钟差；例如，可以参考贝叶斯滤波原理，基于如下公式(10)计算得到第一相对钟差
式中，τ1为第四相对钟差，dτ2为第五相对钟差，θ为拟合误差。例如，对于最小二乘的拟合算法，拟合误差为均方误差tr(R3×3)，σ2为等效时延误差的分布参数。当然，在本申请实施例中，融合算法也不限定于贝叶斯滤波算法，还可以是标准KF算法，但是其计算量较大。
步骤404，第一伪卫星获取所述第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差；
步骤405，第一伪卫星基于所述第一相对钟差和所述第二相对钟差，确定与所述基准伪卫星的第三相对钟差；
步骤406，第一伪卫星将所述第三相对钟差作为伪卫星钟差发送给接收机，从而实现与所述基准伪卫星的时间同步；其中，所述接收机至少基于所述第三相对钟差建立伪距观测方程。
和/或，在另一些实施例中，第一伪卫星利用所述第三相对钟差对本地时钟进行修正，从而实现与所述基准伪卫星的时间同步。
本申请实施例提供的分级式伪卫星系统时间同步解决方案，首先，依据各伪卫星的可视性，选取基准伪卫星，并对其余伪卫星划分层级；其次，针对相邻层级的伪卫星，通过上下级伪卫星依次互相收发无线信号，得到相关的时差方程，进而解算实时相对钟差(即第四相对钟差)，并以最小二乘拟合多项式得到钟差模型的参数，实现钟差预测(即第五相对钟差)，结合贝叶斯滤波理论得到融合优化的相对钟差(即第一相对钟差)；最后，计算各伪卫星相对基准伪卫星的绝对钟差，实现整个伪卫星系统的时间同步。如此，可在保持系统原有构型的条件下完成各个伪卫星的时间同步，无需增设其它设备，因此具有较高的灵活性与普适性。
在一些实施例中，该方案需要事先标定各伪卫星的接收时延和发射时延，对于高精度时间同步任务，还需在对伪卫星系统分级后，精确测量上下级伪卫星发射天线与接收天线之间的真实距离。
在本申请实施例中：
(1)相比于当前部分需要伪卫星等间距布设的技术方案，提出的分级式方案不会对伪卫星布局造成约束，能够在不改变系统原构型的情况下实现整个伪卫星系统的时间同步，并且无需布设额外的接收基站或中转站，具有更高的灵活性；
(2)方案以可视性对伪卫星进行层级划分，只需计算上下级相对钟差，同级之间不做处理，如此能够避免冗余计算过程；
(3)相对于常规伪距差分方案，提出的实时钟差计算方法只需对时间作差，计算简单，并且精度与双向时间同步方案相当。
在本申请实施例中，关键技术如下：
(1)针对整个伪卫星系统的时间同步问题，提出了一种分级式的时间同步方案。所提方案依据伪卫星之间可视性，确定基准伪卫星，并划分其它伪卫星层级，通过计算相邻层级间相对钟差，进而将所有伪卫星时钟同步到基准伪卫星。该方案对系统几何构型无特殊要求，无需布设额外的接收基站或中转站，具有极高的灵活性与普遍适用性。
(2)针对钟差计算问题，提出一种时间同步融合算法。方案中参考双向时间同步原理，相邻层级伪卫星依次互发同步信号，计算时差得到相对钟差，相对于伪距差分法，计算更加简单；之后，利用钟差数据结合多项式模型实现对钟差的预测；最后，基于贝叶斯滤波原理得到优化的相对钟差，实现高精度时间同步。在时间同步精度需求不高的情况下，该方案无需伪卫星坐标位置或相对距离，实现更简单。
应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等；或者，将不同实施例中步骤组合为新的技术方案。
基于前述的实施例，本申请实施例提供一种时间同步装置，图5为本申请实施例提供的时间同步装置的结构示意图，如图5所示，时间同步装置50包括：
第一确定模块501，配置成确定第一伪卫星与第二伪卫星的第一相对钟差；其中，所述第二伪卫星是所述第一伪卫星的上一相邻层级中的伪卫星；所述第一伪卫星与所述第二伪卫星相互通视；
获取模块502，配置成获取所述第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差；
第二确定模块503，配置成基于所述第一相对钟差和所述第二相对钟差，确定第一伪卫星与所述基准伪卫星的第三相对钟差；
时间同步模块504，配置成基于所述第三相对钟差，将所述第一伪卫星与所述基准伪卫星进行时间同步。
在一些实施例中，第一确定模块501，包括：确定单元，配置成基于第一伪卫星与所述第二伪卫星交互的无线信号的收发时刻，确定第一伪卫星与所述第二伪卫星的第四相对钟差；预测单元，配置成基于已建立的第一伪卫星与所述第二伪卫星的相对钟差预测模型，预测第一伪卫星与所述第二伪卫星的相对钟差，得到第五相对钟差；融合单元，配置成将所述第四相对钟差与所述第五相对钟差进行融合，得到所述第一相对钟差。
在一些实施例中，确定单元，配置成：在当前时刻发送第一无线信号给所述第二伪卫星；其中，所述第二伪卫星在第一时刻接收到所述第一无线信号，以及在所述第一时刻返回承载所述第一时刻的第二无线信号；在第二时刻接收所述第二无线信号；基于预先确定的误差参数、所述当前时刻、所述第一时刻和所述第二时刻，确定所述第四相对钟差。
在一些实施例中，所述确定单元还配置成确定第一伪卫星与所述第二伪卫星的钟差序列；其中，所述钟差序列包括多个不同时刻第一伪卫星与所述第二伪卫星的相对钟差；第六相对钟差为所述钟差序列中的任一钟差，所述第六相对钟差是基于第一伪卫星与所述第二伪卫星之间交互的无线信号的收发时刻而确定的；第一确定模块还包括拟合单元，配置成基于所述钟差序列，对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合，从而建立所述相对钟差预测模型。
在一些实施例中，所述预先确定的误差参数包括服从特定分布的等效时延误差的分布参数；所述拟合单元基于所述钟差序列，对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合，还得到所述相对钟差预测模型的参数的拟合误差；所述融合单元，配置成基于所述第五相对钟差、所述拟合误差和所述等效时延误差的分布参数，对所述第四相对钟差进行修正，得到所述第一相对钟差。
在一些实施例中，所述确定单元还配置成确定第一伪卫星与所述第二伪卫星的新的钟差序列；其中，所述新的钟差序列包括多个新的不同时刻第一伪卫星与所述第二伪卫星的相对钟差；所述拟合单元，还配置成基于所述新的钟差序列，对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合，从而更新已建立的相对钟差预测模型。
在一些实施例中，所述预先确定的误差参数包括固有参数和/或服从特定分布的等效时延误差的分布参数；其中，所述固有参数至少包括以下至少之一：自身的发射时延、自身的接收时延、所述第二伪卫星的发射时延、所述第二伪卫星的接收时延、所述第一无线信号的传播时间、所述第二无线信号的传播时间；所述等效时延误差至少包括以下至少之一：时钟源的系统误差、随机误差。
在一些实施例中，所述所述确定单元还配置成：N次发送所述第一无线信号，以及对应接收所述第二无线信号；其中，N大于1；确定发送所述第一无线信号时与对应接收所述第二无线信号时的时间差；确定所述固有参数之和与所述时间差的差值；对基于N次收发无线信号确定的N个所述差值进行统计分析，得到服从所述所述特定分布的等效时延误差的分布参数。
在一些实施例中，所述基准伪卫星为与所述基准伪卫星相互通视的伪卫星的数目最多的伪卫星。
在一些实施例中，时间同步模块504，配置成：将所述第三相对钟差作为伪卫星钟差发送给第一伪卫星的接收机，从而实现所述第一伪卫星与所述基准伪卫星的时间同步；其中，所述接收机至少基于所述第三相对钟差建立伪距观测方程；或者，利用所述第三相对钟差对本地时钟进行修正，从而实现第一伪卫星与所述基准伪卫星的时间同步。
以上装置实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请装置实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。
需要说明的是，本申请实施例中图5所示的时间同步装置对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。也可以采用软件和硬件结合的形式实现。
需要说明的是，本申请实施例中，如果以软件功能模块的形式实现上述的方法，并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得伪卫星执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。这样，本申请实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。
本申请实施例提供一种伪卫星，图6为本申请实施例的伪卫星的硬件实体示意图，如图6所示，所述伪卫星60包括存储器601和处理器602，所述存储器601存储有可在处理器602上运行的计算机程序，所述处理器602执行所述程序时实现上述实施例中提供的方法中的步骤。
需要说明的是，存储器601配置为存储由处理器602可执行的指令和应用，还可以缓存在处理器602以及伪卫星60中各模块待处理或已经处理的数据(例如，图像数据、音频数据、语音通信数据和视频通信数据)，可以通过闪存(FLASH)或随机访问存储器(RandomAccess Memory，RAM)实现。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中提供的方法中的步骤。
本申请实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法实施例提供的方法中的步骤。
这里需要指出的是：以上存储介质和设备实施例的描述，与上述方法实施例的描述是类似的，具有同方法实施例相似的有益效果。对于本申请存储介质、存储介质和设备实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述而理解。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如对象A和/或对象B，可以表示：单独存在对象A，同时存在对象A和对象B，单独存在对象B这三种情况。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个模块或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的模块可以是、或也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是、或也可以不是物理模块；既可以位于一个地方，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全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各模块分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中；上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本申请上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得伪卫星执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种时间同步方法，其特征在于，所述方法应用于第一伪卫星，所述方法包括：
确定与第二伪卫星的第一相对钟差；其中，所述第二伪卫星是所述第一伪卫星的上一相邻层级中的伪卫星；所述第一伪卫星与所述第二伪卫星相互通视；
获取所述第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差；
基于所述第一相对钟差和所述第二相对钟差，确定所述第一伪卫星与所述基准伪卫星的第三相对钟差；
基于所述第三相对钟差，与所述基准伪卫星进行时间同步。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定与第二伪卫星的第一相对钟差，包括：
基于与所述第二伪卫星交互的无线信号的收发时刻，确定与所述第二伪卫星的第四相对钟差；
基于已建立的与所述第二伪卫星的相对钟差预测模型，预测与所述第二伪卫星的相对钟差，得到第五相对钟差；
将所述第四相对钟差与所述第五相对钟差进行融合，得到所述第一相对钟差。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于与所述第二伪卫星之间交互的无线信号的收发时刻，确定与所述第二伪卫星的第四相对钟差，包括：
在当前时刻发送第一无线信号给所述第二伪卫星；其中，所述第二伪卫星在第一时刻接收到所述第一无线信号，以及在所述第一时刻返回承载所述第一时刻的第二无线信号；
在第二时刻接收所述第二无线信号；
基于预先确定的误差参数、所述当前时刻、所述第一时刻和所述第二时刻，确定所述第四相对钟差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定与所述第二伪卫星的钟差序列；其中，所述钟差序列包括多个不同时刻对应的与所述第二伪卫星的相对钟差；第六相对钟差为所述钟差序列中的任一钟差，所述第六相对钟差是基于与所述第二伪卫星之间交互的无线信号的收发时刻而确定的；
基于所述钟差序列，对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合，从而建立所述相对钟差预测模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先确定的误差参数包括服从特定分布的等效时延误差的分布参数；
所述基于所述钟差序列，对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合，还得到所述相对钟差预测模型的参数的拟合误差；
所述将所述第四相对钟差与所述第五相对钟差进行融合，得到所述第一相对钟差，包括：
基于所述第五相对钟差、所述拟合误差和所述等效时延误差的分布参数，对所述第四相对钟差进行修正，得到所述第一相对钟差。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定与所述第二伪卫星的新的钟差序列；其中，所述新的钟差序列包括多个新的不同时刻对应的与所述第二伪卫星的相对钟差；
基于所述新的钟差序列，对所述相对钟差预测模型的参数进行拟合，从而更新已建立的相对钟差预测模型。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预先确定的误差参数包括固有参数和/或服从特定分布的等效时延误差的分布参数；
其中，所述固有参数至少包括以下至少之一：自身的发射时延、自身的接收时延、所述第二伪卫星的发射时延、所述第二伪卫星的接收时延、所述第一无线信号的传播时间、所述第二无线信号的传播时间；
所述等效时延误差至少包括以下至少之一：时钟源的系统误差、随机误差。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
N次发送所述第一无线信号，以及对应接收所述第二无线信号；其中，N大于1；
确定发送所述第一无线信号时与对应接收所述第二无线信号时的时间差；
确定所述固有参数之和与所述时间差的差值；
对基于N次收发无线信号确定的N个所述差值进行统计分析，得到服从所述所述特定分布的等效时延误差的分布参数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准伪卫星为与所述基准伪卫星相互通视的伪卫星的数目最多的伪卫星。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三相对钟差，与所述基准伪卫星进行时间同步，包括：
将所述第三相对钟差作为伪卫星钟差发送给接收机，从而实现与所述基准伪卫星的时间同步；其中，所述接收机至少基于所述第三相对钟差建立伪距观测方程；或者，
利用所述第三相对钟差对本地时钟进行修正，从而实现与所述基准伪卫星的时间同步。
11.一种时间同步装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，配置成确定第一伪卫星与第二伪卫星的第一相对钟差；其中，所述第二伪卫星是所述第一伪卫星的上一相邻层级中的伪卫星；所述第一伪卫星与所述第二伪卫星相互通视；
获取模块，配置成获取所述第二伪卫星与基准伪卫星的第二相对钟差；
第二确定模块，配置成基于所述第一相对钟差和所述第二相对钟差，确定所述第一伪卫星与所述基准伪卫星的第三相对钟差；
时间同步模块，配置成基于所述第三相对钟差，将所述第一伪卫星与所述基准伪卫星进行时间同步。
12.一种伪卫星，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至10任一项所述的方法。
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，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10任一项所述的方法。
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