RU2537090C1 - Method of synchronising time scales of two or more spaced-apart ground-based time keepers and system therefor - Google Patents
Method of synchronising time scales of two or more spaced-apart ground-based time keepers and system therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537090C1 RU2537090C1 RU2013130545/28A RU2013130545A RU2537090C1 RU 2537090 C1 RU2537090 C1 RU 2537090C1 RU 2013130545/28 A RU2013130545/28 A RU 2013130545/28A RU 2013130545 A RU2013130545 A RU 2013130545A RU 2537090 C1 RU2537090 C1 RU 2537090C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time
- spacecraft
- navigation
- ground
- pseudorange
- Prior art date
Links
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к космической области техники и может применяться в спутниковых навигационных системах типа ГЛОНАСС, GPS и др. для синхронизации как минимум двух территориально удаленных наземных хранителей времени спутниковой навигационной системы, например центральных синхронизаторов навигационной системы или стандартов частоты и времени.The invention relates to the space field of technology and can be used in satellite navigation systems such as GLONASS, GPS, etc. to synchronize at least two geographically remote ground-based time keepers of a satellite navigation system, for example, central synchronizers of a navigation system or frequency and time standards.
Уровень техникиState of the art
Из уровня техники известны способы синхронизации шкалы времени двух наземных хранителей времени и системы для их реализации двухпутевым методом, заключающиеся в том, что с первого наземного хранителя времени запросный сигнал передается на навигационный космический аппарат, а второй наземный хранитель времени этот сигнал принимает с навигационного космического аппарата. Затем второй наземный хранитель времени излучает синхронизированный сигнал обратно на первый наземный хранитель времени через навигационный космический аппарат (см., например, [Л1], [Л2], [Л3], [Л4] и [Л5]).The prior art methods for synchronizing the time scale of two ground-based time custodians and systems for their implementation by the two-way method, namely, that from the first ground-based timekeeper, the request signal is transmitted to the navigation spacecraft, and the second ground-based timekeeper receives this signal from the navigation spacecraft . Then, the second ground-based timekeeper emits a synchronized signal back to the first ground-based timekeeper through the navigation spacecraft (see, for example, [L1], [L2], [L3], [L4] and [L5]).
В известных технических решениях дальность измеряется между центральными наземными хранителями времени, а ее разность соответствует расхождению шкал времени.In known technical solutions, the range is measured between the central ground-based timekeepers, and its difference corresponds to the divergence of the time scales.
Известные способы и системы для их реализации не обладают достаточной точностью синхронизации из-за погрешности обоих излучателей и приемников сигнала и смещения навигационного космического аппарата, через который происходят взаимные измерения между первым и вторым наземными хранителями времени (запросный метод). Точность синхронизации известных технических решений недостаточна для обеспечения эфемеридно-временного обеспечения навигационной спутниковой системы.Known methods and systems for their implementation do not have sufficient synchronization accuracy due to the error of both emitters and signal receivers and the displacement of the navigation spacecraft through which mutual measurements take place between the first and second ground-based time keepers (interrogation method). The accuracy of synchronization of known technical solutions is insufficient to provide ephemeris-time support for a navigation satellite system.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности и точности синхронизации шкал времени территориально удаленных наземных хранителей времени.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability and accuracy of synchronization of time scales of geographically remote ground-based time keepers.
Технический результат достигается тем, что способ синхронизации шкал времени двух и более территориально удаленных наземных хранителей времени заключается в том, что:The technical result is achieved by the fact that the method of synchronizing the time scales of two or more geographically remote ground-based time keepers is that:
- синхронно измеряют навигационными приемниками спутниковой навигационной системы, которыми снабжают наземные хранители времени, псевдодальность до космического аппарата;- synchronously measure the navigation receivers of the satellite navigation system, which are equipped with ground-based timekeepers, pseudorange to the spacecraft;
- определяют реальную дальность навигационного приемника каждого наземного хранителя времени до космического аппарата;- determine the real range of the navigation receiver of each ground-based time keeper to the spacecraft;
- вычитают из измеренной псевдодальности значение реальной дальности каждого навигационного приемника до космического аппарата;- subtract from the measured pseudorange the value of the real range of each navigation receiver to the spacecraft;
- сравнивают значение отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени космического аппарата между собой;- compare the value of the deviation of the time scale of the navigation receiver of each ground-based time keeper from the time scale of the spacecraft with each other;
- в случае получения разности шкал времени между как минимум двумя наземными хранителями времени включают ее в навигационный сигнал космического аппарата спутниковой навигационной системы для поправок шкалы времени к системной шкале времени.- in the case of obtaining a difference in time scales between at least two ground-based time custodians, include it in the navigation signal of the spacecraft of the satellite navigation system for corrections of the time scale to the system time scale.
В предпочтительном варианте псевдодальность измеряют по навигационному сигналу одного и того же космического аппарата на один и тот же момент времени с учетом поправок на распространение сигнала в ионосфере и тропосфере. Измеренная псевдодальность представляет собой суммарное значение времени распространения сигнала от космического аппарата до навигационного приемника, то есть реальная дальность и разность фаз хранителя времени космического аппарата и наземного хранителя времени. Вычитание из измеренной псевдодальности реальной дальности определяет расхождение фаз хранителей времени на космическом аппарате и наземном хранителе времени. Реальная дальность определяется путем выделения из принятых навигационных сигналов космических аппаратов эфемеридной информации, экстраполяции этой информации на момент синхронных измерений псевдодальности. Синхронизация шкал времени наземных хранителей времени осуществляется непрерывно и круглосуточно с использованием космических аппаратов, находящихся в совместной зоне видимости. Синхронизация шкал времени наземных хранителей времени осуществляется путем обработки измерений по нескольким навигационным космическим аппаратам. Синхронизация шкал времени всех наземных хранителей времени осуществляется последовательно.In a preferred embodiment, the pseudorange is measured by the navigation signal of the same spacecraft at the same point in time, taking into account corrections for signal propagation in the ionosphere and troposphere. The measured pseudorange is the total value of the propagation time of the signal from the spacecraft to the navigation receiver, that is, the real range and phase difference of the time saver of the spacecraft and the ground time saver. Subtraction of the real range from the measured pseudorange determines the phase difference between the timekeepers on the spacecraft and the ground-based timekeeper. The real range is determined by extracting the ephemeris information from the received navigation signals of the spacecraft, extrapolating this information at the time of synchronous pseudorange measurements. The time scales of ground-based time keepers are synchronized continuously and round-the-clock using spacecraft located in the joint visibility zone. The time scales of ground-based timekeepers are synchronized by processing measurements from several navigation spacecraft. The synchronization of time scales of all terrestrial time keepers is carried out sequentially.
Система синхронизации шкал времени двух и более территориально удаленных наземных хранителей времени включает:The system for synchronizing time scales of two or more geographically remote ground-based time keepers includes:
- n≥2 территориально удаленных наземных хранителей времени, каждый из которых снабжен навигационными приемниками спутниковой навигационной системы с измерителем псевдодальности;- n≥2 geographically remote ground-based time keepers, each of which is equipped with navigation receivers of a satellite navigation system with a pseudorange meter;
- n средств выделения из принятого навигационного сигнала эфемеридной информации и экстраполяции ее на момент синхронных измерений псевдодальности;- n means of extracting ephemeris information from the received navigation signal and extrapolating it at the time of synchronous pseudorange measurements;
- n средств определения реальной дальности навигационного приемника каждого наземного хранителя времени до космического аппарата;- n means of determining the real range of the navigation receiver of each ground-based time keeper to the spacecraft;
- n средств вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности каждого навигационного приемника до космического аппарата;- n means of subtracting from the measured pseudorange the value of the real range of each navigation receiver to the spacecraft;
- n средств сравнения значения отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени космического аппарата между собой; и- n means of comparing the values of the deviation of the time scale of the navigation receiver of each ground-based time keeper from the time scale of the spacecraft with each other; and
- n блоков исходных данных координат навигационного приемника Xo, Yo, Zo, вводимых в n средства определения реальной дальности,- n blocks of the source data of the coordinates of the navigation receiver Xo, Yo, Zo, entered into n means for determining the real range,
при этом первый выход навигационного приемника спутниковой навигационной системы с измерителем псевдодальности соединен со вторым входом средства вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности навигационного приемника до космического аппарата, второй выход навигационного приемника спутниковой навигационной системы с измерителем псевдодальности соединен с входом средства выделения из принятого навигационного сигнала эфемеридной информации и экстраполяции ее на момент синхронных измерений псевдодальности и со вторым входом средства определения реальной дальности навигационного приемника наземного хранителя времени до космического аппарата, выход средства выделения из принятого навигационного сигнала эфемеридной информации и экстраполяции ее на момент синхронных измерений псевдодальности соединен с первым входом средства определения реальной дальности навигационного приемника наземного хранителя времени до космического аппарата, выход средства определения реальной дальности навигационного приемника наземного хранителя времени до космического аппарата соединен с первым входом средства вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности навигационного приемника до космического аппарата, выход средства вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности навигационного приемника до космического аппарата соединен со входом средства сравнения значения отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени космического аппарата между собой.the first output of the navigation receiver of the satellite navigation system with the pseudorange meter is connected to the second input of the means for subtracting the real range of the navigation receiver from the measured pseudorange to the spacecraft, the second output of the navigation receiver of the satellite navigation system with the pseudorange meter is connected to the input of the ephemeris from the received navigation signal information and its extrapolation at the time of synchronous measurements of pseudorange with the second input of the means for determining the real range of the navigation receiver of the ground-based time saver to the spacecraft, the output of the means for extracting ephemeris information from the received navigation signal and extrapolating it at the time of pseudorange synchronous measurements is connected to the first input of the means for determining the real range of the navigation receiver of the ground-based time saver to the spacecraft, the output of the means for determining the real range of the navigation receiver of the ground time keeper to the spacecraft is connected to the first input of the means for subtracting from the measured pseudorange the real range values of the navigation receiver to the spacecraft, the output of the means for subtracting from the measured pseudorange values for the real range of the navigation receiver to the spacecraft is connected to the input of the means for comparing the value of the time scale deviation of the navigation receiver of each ground-based time saver from the timeline of the spacecraft to each other.
В предпочтительном варианте средство измерения псевдодальности производит измерения по навигационному сигналу одного и того же навигационного космического аппарата на один и тот же момент времени. Навигационный приемник спутниковой навигационной системы со средством измерения псевдодальности дополнительно включает средство определения поправок на распространение сигнала в ионосфере и тропосфере. Измеренная псевдодальность представляет собой суммарное значение времени распространения сигнала от навигационного космического аппарата до навигационного приемника, то есть реальная дальность и разность фаз хранителя времени навигационного космического аппарата и наземного хранителя времени.In a preferred embodiment, the pseudorange measuring means measures the navigation signal of the same navigation spacecraft at the same time. The navigation receiver of the satellite navigation system with pseudorange measuring means further includes means for determining corrections for signal propagation in the ionosphere and troposphere. The measured pseudorange represents the total value of the propagation time of the signal from the navigation spacecraft to the navigation receiver, that is, the real range and phase difference of the time saver of the navigation spacecraft and the ground time saver.
Средство вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности каждого навигационного приемника до навигационного космического аппарата определяет расхождение фаз хранителей времени на навигационном космическом аппарате и наземном хранителе времени. Реальная дальность навигационного приемника каждого наземного хранителя времени до навигационного космического аппарата определяется путем выделения из принятых навигационных сигналов навигационных космических аппаратов эфемеридной информации, экстраполяции этой информации на момент синхронных измерений псевдодальности. Средство сравнения значения отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени навигационного космического аппарата между собой работает непрерывно и круглосуточно с использованием навигационных космических аппаратов, находящихся в совместной зоне видимости. Синхронизация шкал времени наземных хранителей времени осуществляется путем обработки измерений по нескольким навигационным космическим аппаратам. Синхронизация шкал времени всех наземных хранителей времени осуществляется последовательно.The means for subtracting from the measured pseudorange the values of the real range of each navigation receiver to the navigation spacecraft determines the phase difference between the time keepers on the navigation spacecraft and the ground-based time saver. The real range of the navigation receiver of each ground-based time saver to the navigation spacecraft is determined by extracting ephemeris information from the received navigation signals of the navigation spacecraft, extrapolating this information at the time of synchronous pseudorange measurements. The means for comparing the values of the deviation of the time scale of the navigation receiver of each ground-based time keeper from the time scale of the navigation spacecraft among themselves works continuously and around the clock using navigation spacecraft located in the joint visibility zone. The time scales of ground-based timekeepers are synchronized by processing measurements from several navigation spacecraft. The synchronization of time scales of all terrestrial time keepers is carried out sequentially.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежом, где показано следующее.The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by the drawing, which shows the following.
На фиг.1 представлена структурная схема заявленной системы синхронизации шкал времени двух и более территориально удаленных наземных хранителей времени для реализации заявленного способа, где:Figure 1 presents the structural diagram of the claimed system for synchronizing time scales of two or more geographically remote ground-based time keepers for implementing the inventive method, where:
1l…1n - средства выделения из принятого навигационного сигнала эфемеридной информации и экстраполяции ее на момент синхронных измерений псевдодальности;1 l ... 1 n - means for extracting ephemeris information from the received navigation signal and extrapolating it at the time of synchronous measurements of pseudorange;
21…2n - средства определения реальной дальности навигационного приемника каждого наземного хранителя времени до космического аппарата (КА);2 1 ... 2 n - means of determining the real range of the navigation receiver of each ground-based timekeeper to the spacecraft (SC);
31…3n - средства вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности каждого навигационного приемника до космического аппарата (КА);3 1 ... 3 n - means of subtracting from the measured pseudorange the value of the real range of each navigation receiver to the spacecraft (SC);
41…4n - средства сравнения значения отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени космического аппарата (КА) между собой;4 1 ... 4 n - means of comparing the deviation of the time scale of the navigation receiver of each ground-based time keeper from the time scale of the spacecraft (SC) to each other;
51…5n - навигационные приемники спутниковой навигационной системы с измерителем псевдодальности;5 1 ... 5 n - navigation receivers of a satellite navigation system with a pseudorange meter;
61…6n - наземные хранители времени;6 1 ... 6 n - ground time custodians;
71…7n - блоки исходных данных координат навигационного приемника Xo, Yo, Zo.7 1 ... 7 n - blocks of the initial coordinate data of the navigation receiver Xo, Yo, Zo.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Наземные хранители времени (61…6n) представляют собой группу высокостабильных стандартов частоты и времени, формирующих групповую шкалу времени, являющуюся опорной шкалой беззапросного измерителя дальности (навигационного приемника) в интересах эфемеридно-временного обеспечения навигационной системы. С наземных хранителей времени (61…6n) на навигационные приемники (51…5n) поступает метка сигнала частотой 1 Гц с оцифровкой и синусоидальным сигналом 5 МГц для обеспечения работы навигационного приемника. Задачей синхронизации шкал времени как минимум двух территориально удаленных наземных хранителей времени (61…6n) является определение различия в фазе сигнала частотой 1 Гц для последующей возможности одновременного использования нескольких наземных хранителей времени (61…6n) в эфемеридно-временном обеспечении навигационной спутниковой системы. Навигационные приемники (51…5n) принимают сигнал с навигационного космического аппарата, в котором кроме оцифрованной метки времени содержится цифровая информация, включающая эфемериды (местоположение навигационного космического аппарата на орбите на 19 и 49 минуту каждого часа). Навигационные приемники (51…5n) принимают навигационный сигнал на двух частотах для компенсации задержки распространения радиосигнала в ионосфере. В состав навигационных приемников входит метеокомплекс, измеряющий атмосферные температуру, давление, влажность для вычисления поправки на распространение радиосигнала в тропосфере. Навигационные приемники с измерителями псевдодальности (51…5n) определяют псевдодальность (время распространения сигнала от навигационного космического аппарата до навигационного приемника). Поскольку измерение псевдодальности проводится с использованием шкалы времени наземного хранителя времени, то измеренное значение псевдодальности соответствует суммарному значению времени распространения от навигационного космического аппарата до навигационного приемника и расхождения шкалы космического аппарата относительно шкалы наземного хранителя времени. Исключение из этого значения - величину реальной дальности дает расхождение шкал времени хранителя времени навигационного космического аппарата и наземного хранителя времени. Средства (11…1n) выделяют из принятого навигационного сигнала эфемеридную информацию и экстраполируют ее на момент синхронных измерений псевдодальности. При необходимости определения местоположения навигационного космического аппарата на любой момент времени проводится экстраполяция местоположения на предыдущую 19 или 49 минуту к текущему значению времени. Для исключения значения времени распространения навигационного сигнала средства (21…2n) определения реальной дальности навигационного приемника каждого наземного хранителя времени до навигационного космического аппарата выполняют вычитание из значения координат местоположения навигационного космического аппарата на момент измерений координат навигационного приемника, к которому подключен наземный хранитель времени. На вход средств (31…3n) вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности каждого навигационного приемника до навигационного космического аппарата поступает значение псевдодальности и время распространения радиосигнала - дальность до навигационного космического аппарата. С выхода средств (31…3n) поступают значения различия шкал времени навигационного космического аппарата и наземного хранителя времени. Средства (41…4n) сравнивают значения отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени навигационного космического аппарата между собой.Ground-based time keepers (6 1 ... 6 n ) are a group of highly stable frequency and time standards that form a group time scale, which is the reference scale of an unrequited range meter (navigation receiver) in the interests of the ephemeris-time support of the navigation system. From ground-based time custodians (6 1 ... 6 n ) to the navigation receivers (5 1 ... 5 n ) a signal label with a frequency of 1 Hz is received with digitization and a 5-MHz sinusoidal signal to ensure the operation of the navigation receiver. The task of synchronizing the time scales of at least two geographically remote ground-based timekeepers (6 1 ... 6 n ) is to determine the difference in the phase of the signal with a frequency of 1 Hz for the subsequent possibility of the simultaneous use of several ground-based timekeepers (6 1 ... 6 n ) in the ephemeris-time navigation support satellite system. Navigation receivers (5 1 ... 5 n ) receive a signal from the navigation spacecraft, which in addition to the digitized timestamp contains digital information including ephemeris (the location of the navigation spacecraft in orbit at 19 and 49 minutes every hour). Navigation receivers (5 1 ... 5 n ) receive a navigation signal at two frequencies to compensate for the propagation delay of the radio signal in the ionosphere. The composition of navigation receivers includes a meteorological complex that measures atmospheric temperature, pressure, humidity to calculate the correction for the propagation of a radio signal in the troposphere. Navigation receivers with pseudorange meters (5 1 ... 5 n ) determine pseudorange (signal propagation time from the navigation spacecraft to the navigation receiver). Since the measurement of the pseudorange is carried out using the time scale of the ground-based time saver, the measured value of the pseudorange corresponds to the total value of the propagation time from the navigation spacecraft to the navigation receiver and the divergence of the scale of the spacecraft relative to the scale of the ground-based time saver. An exception to this value - the real range value is given by the discrepancy between the time scales of the time keeper of the navigation spacecraft and the ground-based time keeper. Means (1 1 ... 1 n ) extract ephemeris information from the received navigation signal and extrapolate it at the time of synchronous pseudorange measurements. If it is necessary to determine the location of the navigation spacecraft at any time, the location is extrapolated to the previous 19 or 49 minutes to the current time value. To exclude the propagation time of the navigation signal, means (2 1 ... 2 n ) for determining the real range of the navigation receiver of each ground-based time saver to the navigation spacecraft, subtract from the location coordinates of the navigation spacecraft at the moment of measuring the coordinates of the navigation receiver to which the ground-based time saver is connected . The input means (3 1 ... 3 n ) of subtracting from the measured pseudorange the value of the real range of each navigation receiver to the navigation spacecraft receives the pseudorange value and the propagation time of the radio signal - the distance to the navigation spacecraft. From the output of the means (3 1 ... 3 n ), the difference values of the time scales of the navigation spacecraft and the ground-based time keeper are received. Means (4 1 ... 4 n ) compare the deviations of the time scale of the navigation receiver of each ground-based time keeper from the time scale of the navigation spacecraft with each other.
Приведенная выше работа программно-аппаратных средств на основе процессоров проводится на каждом наземном хранителе времени и, следовательно, для каждого наземного хранителя времени известно расхождение его шкалы относительно шкалы хранителя времени одного и того же навигационного космического аппарата на один и тот же момент времени. Отсюда легко определяется разность шкал времени двух наземных хранителей времени или любой пары наземных хранителей времени. Определение разности шкал проводится на каждом наземном хранителе времени и используется во временном обеспечении навигационного космического аппарата.The above work of software and hardware based on processors is carried out on each ground-based time saver and, therefore, for each ground-based time saver, its scale diverges relative to the time-saver scale of the same navigation spacecraft at the same time. From here, the difference in the time scales of two ground-based timekeepers or any pair of ground-based timekeepers is easily determined. The determination of the difference of the scales is carried out at each ground-based time keeper and is used in the temporary support of the navigation spacecraft.
Процедура синхронизации шкал наземных хранителей времени может проводиться непрерывно круглые сутки, поскольку всегда есть навигационные космические аппараты навигационной системы, находящиеся в зоне видимости навигационных приемников, сопряженных с наземными хранителями времени.The procedure for synchronizing the scales of ground-based timekeepers can be carried out continuously around the clock, since there are always navigation spacecraft of the navigation system located in the visibility range of navigation receivers paired with ground-based timekeepers.
С целью повышения надежности и точности синхронизации шкал наземных хранителей времени процедура может проводиться с использованием сигнала нескольких навигационных космических аппаратов навигационной системы.In order to increase the reliability and accuracy of the synchronization of the scales of ground-based timekeepers, the procedure can be carried out using the signal of several navigation spacecraft of the navigation system.
Спутниковые навигационные системы обеспечивают свое назначение путем передачи навигационного сигнала синхронизированного с системным временем.Satellite navigation systems provide their purpose by transmitting a navigation signal synchronized with the system time.
Источником системного времени является назначаемый наземный хранитель времени (применительно к системе ГЛОНАСС - это наземный хранитель времени, которым является центральный синхронизатор, размещенный в западной части страны). Шкала времени навигационных космических аппаратов синхронизируется со шкалой времени центрального синхронизатора и поправка на их расхождение включается в навигационный сигнал.The system time source is the designated ground-based time keeper (as applied to the GLONASS system, it is the ground-based time keeper, which is the central synchronizer located in the western part of the country). The time scale of the navigation spacecraft is synchronized with the time scale of the central synchronizer and the correction for their divergence is included in the navigation signal.
Однако даже для орбит, на которых функционируют навигационные космические аппараты, зона видимости навигационного космического аппарата с места размещения наземного хранителя времени ограничена. Поэтому в интересах увеличения временного интервала синхронизации шкалы времени навигационного космического аппарата с системной шкалой времени размещают еще и наземный хранитель времени (центральный синхронизатор) на востоке страны.However, even for the orbits in which navigation spacecraft operate, the visibility range of the navigation spacecraft from the location of the ground-based time keeper is limited. Therefore, in the interest of increasing the time interval for synchronizing the time scale of the navigation spacecraft with the system time scale, a ground-based time keeper (central synchronizer) is also located in the east of the country.
Очевидно, что для одновременного применения обоих наземных хранителей времени в интересах обеспечения синхронизации шкал времени навигационного космического аппарата необходима высокоточная привязка наземных хранителей времени между собой.Obviously, for the simultaneous use of both ground-based time-keepers in the interests of ensuring synchronization of the time scales of the navigation spacecraft, high-precision binding of ground-based time-keepers to each other is necessary.
Заявленный способ включает: синхронные измерения псевдодальности навигационными приемниками с наземными хранителями времени по навигационному сигналу одного и того же навигационного космического аппарата на один и тот же момент времени, исключения из измеренной псевдодальности рассчитанной реальной дальности до навигационного космического аппарата, определяемой по разности координат навигационного космического аппарата на момент измерений и местоположений как минимум двух наземных хранителей времени. Различие в полученных значениях есть не что иное как разность шкал времени между как минимум двумя наземными хранителями времени, которая включается в навигационный сигнал навигационного космического аппарата для поправок шкалы времени к системной шкале времени.The claimed method includes: synchronous measurements of the pseudorange by navigation receivers with ground-based time keepers from the navigation signal of the same navigation spacecraft at the same time, the exclusion from the measured pseudorange of the calculated real range to the navigation spacecraft, determined by the difference in the coordinates of the navigation spacecraft at the time of measurements and the locations of at least two ground time custodians. The difference in the obtained values is nothing more than the difference of time scales between at least two ground-based time keepers, which is included in the navigation signal of the navigation spacecraft for time scale corrections to the system time scale.
Повышение точности синхронизации шкал времени достигается за счет исключения ошибки, вносимой дрейфом навигационного космического аппарата и как минимум двух наземных хранителей времени между двумя измерениями в аналогах.Improving the accuracy of synchronization of time scales is achieved by eliminating the error introduced by the drift of the navigation spacecraft and at least two ground-based time keepers between two measurements in analogues.
Способ может быть использован для синхронизации шкал времени наземных хранителей времени, сопряженных с приемником навигационного сигнала с навигационного космического аппарата, имеющих совместную зону видимости хотя бы одного навигационного космического аппарата.The method can be used to synchronize the time scales of ground-based time keepers paired with a receiver of a navigation signal from a navigation spacecraft having a joint visibility range of at least one navigation spacecraft.
Принцип работы заявленного изобретения заключается в следующем.The principle of operation of the claimed invention is as follows.
Каждый наземный хранитель времени предназначен для хранения времени системы, к которому привязывается хранитель времени на навигационном космическом аппарате.Each ground-based time keeper is designed to store the time of the system to which the time keeper is attached to the navigation spacecraft.
Привязка фазы хранителя времени навигационного космического аппарата осуществляется путем измерения фазы принятого навигационного сигнала, синхронизированного хранителем времени навигационного космического аппарата, по отношению к фазе наземного навигационного приемника, синхронизированного сигналом наземного хранителя времени.The phase binding of the time saver of the navigation spacecraft is carried out by measuring the phase of the received navigation signal synchronized by the time saver of the navigation spacecraft with respect to the phase of the ground navigation receiver synchronized by the signal of the ground time saver.
Навигационный приемник измеряет псевдодальность, представляющую собой суммарное значение времени распространения сигнала от навигационного космического аппарата до навигационного приемника, то есть реальной дальности и разности фаз хранителя времени навигационного космического аппарата и наземного хранителя времени.The navigation receiver measures pseudorange, which is the total value of the propagation time of the signal from the navigation spacecraft to the navigation receiver, that is, the real range and phase difference of the time saver of the navigation spacecraft and ground-based time saver.
Исключение из этого суммарного значения расчетной реальной дальности определяет расхождение фаз хранителей времени на навигационном космическом аппарате и наземном хранителе времени.The exception to this total value of the calculated real range determines the phase difference between the timekeepers on the navigation spacecraft and the ground-based timekeeper.
Наличие такого расхождения, определенного как минимум для двух территориально удаленных наземных хранителей времени, позволяет определить расхождение шкал наземных хранителей времени путем вычитания одного значения из другого.The presence of such a discrepancy, defined for at least two geographically remote ground-based time custodians, allows us to determine the discrepancy of the scales of ground-based time custodians by subtracting one value from the other.
Источники информацииInformation sources
1. Европейский патент на изобретение EP 1183573, Способ и устройство синхронизации удаленных часов и центральных часов через спутник, опубл. 06.03.2002 - [Л1].1. European patent for invention EP 1183573, Method and device for synchronizing a remote clock and a central clock via satellite, publ. 03/06/2002 - [L1].
2. Международная публикация заявки на изобретение WO 0060420, Способ и устройство синхронизации удаленных часов и центральных часов через двухсторонний спутниковый канал, опубл. 30.03.2000 - [Л2].2. International publication of patent application WO 0060420, Method and device for synchronizing a remote clock and a central clock via a two-way satellite channel, publ. 03/30/2000 - [L2].
3. Международная публикация заявки на изобретение WO 0062133, Способ и устройство синхронизации часов через спутниковую линию связи, опубл. 19.10.2000 - [Л3].3. International publication of patent application WO 0062133, Method and device for clock synchronization via a satellite communication line, publ. 10/19/2000 - [L3].
4. Международная публикация заявки на изобретение WO 9915940, (STEINBEISTRANSFERZENTRUMRAUM [DE]; HUBERFELIX [DE]; MESSERSCHMIDERNST [DE]; SCHAEFER WOLFGANG [DE]), опубл. 1999-04-01. METHOD AND DEVICE FOR EMITTING A TIME SIGNAL - [Л4].4. International publication of patent application WO 9915940, (STEINBEISTRANSFERZENTRUMRAUM [DE]; HUBERFELIX [DE]; MESSERSCHMIDERNST [DE]; SCHAEFER WOLFGANG [DE]), publ. 1999-04-01. METHOD AND DEVICE FOR EMITTING A TIME SIGNAL - [L4].
5. Заявка Кореи на изобретение KR 20120062641, (SKYPERFECTJSAT CORP [JP]), опубл. 2012-06-14. SATELLITE TIME DISTRIBUTION SYSTEM - [Л5].5. Korean application for invention KR 20120062641, (SKYPERFECTJSAT CORP [JP]), publ. 2012-06-14. SATELLITE TIME DISTRIBUTION SYSTEM - [L5].
Claims (16)
- синхронно измеряют навигационными приемниками спутниковой навигационной системы, которыми снабжают наземные хранители времени, псевдодальность до космического аппарата;
- определяют реальную дальность навигационного приемника каждого наземного хранителя времени до космического аппарата;
- вычитают из измеренной псевдодальности значение реальной дальности каждого навигационного приемника до космического аппарата;
- сравнивают значение отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени космического аппарата между собой;
- в случае получения разности шкал времени между как минимум двумя наземными хранителями времени включают ее в навигационный сигнал космического аппарата спутниковой навигационной системы для поправок шкалы времени к системной шкале времени.1. The method of synchronizing time scales of two or more geographically remote ground-based time keepers, which consists in the fact that:
- synchronously measure the navigation receivers of the satellite navigation system, which are equipped with ground-based timekeepers, pseudorange to the spacecraft;
- determine the real range of the navigation receiver of each ground-based time keeper to the spacecraft;
- subtract from the measured pseudorange the value of the real range of each navigation receiver to the spacecraft;
- compare the value of the deviation of the time scale of the navigation receiver of each ground-based time keeper from the time scale of the spacecraft with each other;
- in the case of obtaining a difference in time scales between at least two ground-based time custodians, include it in the navigation signal of the spacecraft of the satellite navigation system for corrections of the time scale to the system time scale.
- n≥2 территориально удаленных наземных хранителей времени, каждый из которых снабжен навигационными приемниками спутниковой навигационной системы с измерителем псевдодальности;
- n средств выделения из принятого навигационного сигнала эфемеридной информации и экстраполяции ее на момент синхронных измерений псевдодальности;
- n средств определения реальной дальности навигационного приемника каждого наземного хранителя времени до космического аппарата;
- n средств вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности каждого навигационного приемника до космического аппарата;
- n средств сравнения значения отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени космического аппарата между собой; и
- n блоков исходных данных координат навигационного приемника Xo, Yo, Zo, вводимых в n средства определения реальной дальности,
при этом первый выход навигационного приемника спутниковой навигационной системы с измерителем псевдодальности соединен со вторым входом средства вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности навигационного приемника до космического аппарата, второй выход навигационного приемника спутниковой навигационной системы с измерителем псевдодальности соединен с входом средства выделения из принятого навигационного сигнала эфемеридной информации и экстраполяции ее на момент синхронных измерений псевдодальности и со вторым входом средства определения реальной дальности навигационного приемника наземного хранителя времени до космического аппарата, выход средства выделения из принятого навигационного сигнала эфемеридной информации и экстраполяции ее на момент синхронных измерений псевдодальности соединен с первым входом средства определения реальной дальности навигационного приемника наземного хранителя времени до космического аппарата, выход средства определения реальной дальности навигационного приемника наземного хранителя времени до космического аппарата соединен с первым входом средства вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности навигационного приемника до космического аппарата, выход средства вычитания из измеренной псевдодальности значения реальной дальности навигационного приемника до космического аппарата соединен со входом средства сравнения значения отклонения шкалы времени навигационного приемника каждого наземного хранителя времени от шкалы времени космического аппарата между собой.9. The system for synchronizing time scales of two or more geographically remote ground-based time keepers includes:
- n≥2 geographically remote ground-based time keepers, each of which is equipped with navigation receivers of a satellite navigation system with a pseudorange meter;
- n means of extracting ephemeris information from the received navigation signal and extrapolating it at the time of synchronous pseudorange measurements;
- n means of determining the real range of the navigation receiver of each ground-based time keeper to the spacecraft;
- n means of subtracting from the measured pseudorange the value of the real range of each navigation receiver to the spacecraft;
- n means of comparing the values of the deviation of the time scale of the navigation receiver of each ground-based time keeper from the time scale of the spacecraft with each other; and
- n blocks of the source data of the coordinates of the navigation receiver Xo, Yo, Zo, entered into n means for determining the real range,
the first output of the navigation receiver of the satellite navigation system with the pseudorange meter is connected to the second input of the means for subtracting the real range of the navigation receiver from the measured pseudorange to the spacecraft, the second output of the navigation receiver of the satellite navigation system with the pseudorange meter is connected to the input of the ephemeris from the received navigation signal information and its extrapolation at the time of synchronous measurements of pseudorange with the second input of the means for determining the real range of the navigation receiver of the ground-based time saver to the spacecraft, the output of the means for extracting ephemeris information from the received navigation signal and extrapolating it at the time of pseudorange synchronous measurements is connected to the first input of the means for determining the real range of the navigation receiver of the ground-based time saver to the spacecraft, the output of the means for determining the real range of the navigation receiver of the ground time keeper to the spacecraft is connected to the first input of the means for subtracting from the measured pseudorange the real range values of the navigation receiver to the spacecraft, the output of the means for subtracting from the measured pseudorange values for the real range of the navigation receiver to the spacecraft is connected to the input of the means for comparing the value of the time scale deviation of the navigation receiver of each ground-based time saver from the timeline of the spacecraft to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130545/28A RU2537090C1 (en) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | Method of synchronising time scales of two or more spaced-apart ground-based time keepers and system therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013130545/28A RU2537090C1 (en) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | Method of synchronising time scales of two or more spaced-apart ground-based time keepers and system therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2537090C1 true RU2537090C1 (en) | 2014-12-27 |
| RU2013130545A RU2013130545A (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53279048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013130545/28A RU2537090C1 (en) | 2013-07-02 | 2013-07-02 | Method of synchronising time scales of two or more spaced-apart ground-based time keepers and system therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537090C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662175C1 (en) * | 2017-08-15 | 2018-07-24 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Device for time scale comparing |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2115946C1 (en) * | 1995-10-26 | 1998-07-20 | Российский институт радионавигации и времени | System of clock synchronization over radio channel |
| RU2146833C1 (en) * | 1997-12-30 | 2000-03-20 | Закрытое акционерное общество Фирма "Котлин" | Method for synchronization of time scales |
| WO2000060420A1 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-12 | Schaefer Wolfgang | Method and device for synchronisation of distant clocks to a central clock via satellite |
| RU2476996C2 (en) * | 2007-12-18 | 2013-02-27 | Таль Аления Спейс Италия С.П.А. | Method of synchronising network nodes, system and apparatus for realising said method |
-
2013
- 2013-07-02 RU RU2013130545/28A patent/RU2537090C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2115946C1 (en) * | 1995-10-26 | 1998-07-20 | Российский институт радионавигации и времени | System of clock synchronization over radio channel |
| RU2146833C1 (en) * | 1997-12-30 | 2000-03-20 | Закрытое акционерное общество Фирма "Котлин" | Method for synchronization of time scales |
| WO2000060420A1 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-12 | Schaefer Wolfgang | Method and device for synchronisation of distant clocks to a central clock via satellite |
| RU2476996C2 (en) * | 2007-12-18 | 2013-02-27 | Таль Аления Спейс Италия С.П.А. | Method of synchronising network nodes, system and apparatus for realising said method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| К.ОДУАН, Б.ГИНО. Измерение времени. Основы GPS. М.: Техносфера, 2002, с.115-124. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662175C1 (en) * | 2017-08-15 | 2018-07-24 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Device for time scale comparing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013130545A (en) | 2015-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lombardi et al. | Time and frequency measurements using the global positioning system | |
| CN110031881B (en) | Method for assisting precise point positioning by high-precision inter-satellite laser ranging | |
| US7576690B2 (en) | Position determination with reference data outage | |
| US10012738B2 (en) | Positioning method and positioning apparatus using satellite positioning system | |
| US7142154B2 (en) | Time and frequency synchronizations of equipment at different locations | |
| RU2565386C2 (en) | Method, apparatus and system for determining position of object, having global navigation satellite system receiver, by processing non-differential data, similar to carrier phase measurements, and external data similar to ionospheric data | |
| US9671501B2 (en) | Global navigation satellite systems (GNSS) positioning using precise satellite data | |
| US20200096648A1 (en) | Zone correction-based method for improving the positioning accuracy in a satellite-based augmentation system | |
| KR20150093248A (en) | System and method for time synchronizing wireless network access points | |
| KR20120088308A (en) | Apparatus and method for generating gps time | |
| Fernández-Hernández et al. | Snapshot positioning without initial information | |
| Li et al. | Calibration errors in determining slant Total Electron Content (TEC) from multi-GNSS data | |
| GB2528117A (en) | Method and apparatus for instantaneous positioning and timing without initial information | |
| RU2537090C1 (en) | Method of synchronising time scales of two or more spaced-apart ground-based time keepers and system therefor | |
| JPH1054871A (en) | Global positioning device | |
| RU2585325C1 (en) | System for synchronising frequency and time scale of remote stations | |
| JP2010060421A (en) | Positioning system for moving body and gnss receiving apparatus | |
| US20170041131A1 (en) | Wireless communication system and time synchronization method of the same | |
| Gumilar et al. | Performance assessment of GNSS augmentation system using Quasi-Zenith Satellite System for real-time precise positioning method in Indonesia | |
| Krawinkel et al. | On the potential of receiver clock modeling in kinematic precise point positioning | |
| Elneser et al. | Real-time GPS PPP-RTK experiments for mining applications using quasi-zenith satellite system (QZSS) augmentation signal | |
| JP7496587B1 (en) | Method for generating correction information in satellite navigation system, information processing device for generating correction information, and program | |
| Mageed | Accuracy assessment for processing GPS short baselines using ionosphere-free linear combination | |
| Weinbach et al. | Evaluation of the clock stability of geodetic GPS receivers connected to an external oscillator | |
| Geng et al. | GSeisRT: A Continental BDS/GNSS Point Positioning Engine for Wide-Area Seismic Monitoring in Real Time |