專利名稱：利用轉發(fā)測距值和偽距值確定geo導航衛(wèi)星鐘差的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用轉發(fā)測距值和偽距值確定GEO導航衛(wèi)星上原子鐘的鐘差的方法，涉及導航衛(wèi)星測量定軌領域，屬于天體測量與天體力學學科。
背景技術：
導航衛(wèi)星系統(tǒng)的定位精度的關鍵問題在于確定星載原子鐘鐘差及其變化。目前確定導航衛(wèi)星鐘差的方法主要有三種1)單程測距法，該方法利用測量的偽距值和軌道定位得到的衛(wèi)星與同步站之間的距離值，兩者求差，即可得到衛(wèi)星鐘差。2)雙程測距法，采用若干雷達測量站和少數(shù)激光站進行測量從而得到衛(wèi)星軌道，然后采用同單程測距相同的方法得到衛(wèi)星鐘差?；弥苯訒r間比對法。主要采用雙向測時的方法實現(xiàn)，從地面站送時標至衛(wèi)星，在衛(wèi)星上測量到達時間，同時衛(wèi)星發(fā)射時標，在地面測量到達時間，比較這兩個偽碼測距值，可以得到衛(wèi)星鐘差。GEO導航衛(wèi)星由于衛(wèi)星的幾何跟蹤條件受到局部測軌網(wǎng)的限制、衛(wèi)星相對于地面的動力學約束信息較弱。由于測量機制的原因，即使多個觀測站同時觀測也很難將衛(wèi)星鐘差與測站鐘差分離，確定衛(wèi)星鐘差成為一個技術難題，通常采用組差的方法獲得衛(wèi)星鐘差， 這會降低衛(wèi)星鐘差的確定精度。上述方法存在觀測設備數(shù)量多、計算方法復雜、計算結果受衛(wèi)星定軌精度影響、得到導航衛(wèi)星鐘差結果慢的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術問題為了避免現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種能實時得到GEO導航衛(wèi)星鐘差的方法。通過不含GEO導航衛(wèi)星鐘差的轉發(fā)測距值與包含GEO衛(wèi)星鐘差偽距值相減得到導航衛(wèi)星鐘差。利用本發(fā)明計算衛(wèi)星鐘差可以實現(xiàn)單臺站實時確定GEO導航衛(wèi)星鐘差，具有計算簡單、鐘差結果與衛(wèi)星軌道無關、能夠實現(xiàn)全天候不間斷觀測、并能減少觀測設備的數(shù)量，降低構建測量系統(tǒng)的成本的優(yōu)點。技術方案本發(fā)明的技術特征在于以不含GEO導航衛(wèi)星鐘差的轉發(fā)測距值為參考值，以包含GEO導航衛(wèi)星鐘差的偽距值為實測值，采用以下方法對轉發(fā)測距值和偽距值進行處理， 得到GEO導航衛(wèi)星鐘差，具體步驟如下步驟1 通過激光測量或定軌計算得到GEO導航衛(wèi)星轉發(fā)器時延值R，其值為信號從衛(wèi)星接收天線相位中心經(jīng)轉發(fā)器轉發(fā)后到達衛(wèi)星發(fā)射天線相位中心的距離值，單位m ；步驟2 將轉發(fā)測距設備、偽距測距設備按照采樣率1秒/次進行同時刻采樣得到轉發(fā)測距值C (t)，測量信號每秒觸發(fā)，其值為轉發(fā)測距信號從轉發(fā)測距設備天線相位中心上行至衛(wèi)星，經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)器轉發(fā)后下行至轉發(fā)測距設備天線相位中心的距離值，單位m ； 偽距測距值L (t)，測量信號每秒觸發(fā)，其值為偽距測距信號從GEO導航衛(wèi)星天線相位中心發(fā)出下行至偽距測距設備天線相位中心的距離值，單位m ；步驟3 轉發(fā)測距值與偽距值的時刻同步，利用下面公式計算得到與偽距值同一時刻的同步轉發(fā)測距值C' (t)，其中c為光速，
權利要求
1.一種利用轉發(fā)測距和偽距信息確定GEO導航衛(wèi)星鐘差的方法，其特征在于步驟如下步驟1 通過激光測量或定軌計算得到GEO導航衛(wèi)星轉發(fā)器時延值R，其值為信號從衛(wèi)星接收天線相位中心經(jīng)轉發(fā)器轉發(fā)后到達衛(wèi)星發(fā)射天線相位中心的距離值，單位m ；步驟2 將轉發(fā)測距設備、偽距測距設備按照采樣率1秒/次進行同時刻采樣得到轉發(fā)測距值C (t)，測量信號每秒觸發(fā)，其值為轉發(fā)測距信號從轉發(fā)測距設備天線相位中心上行至衛(wèi)星，經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)器轉發(fā)后下行至轉發(fā)測距設備天線相位中心的距離值，單位m;偽距測距值L(t)，測量信號每秒觸發(fā)，其值為偽距測距信號從GEO導航衛(wèi)星天線相位中心發(fā)出下行至偽距測距設備天線相位中心的距離值，單位m ；步驟3 轉發(fā)測距值與偽距值的時刻同步，計算得到與偽距值同一時刻的同步轉發(fā)測距值C' (t)，其中c為光速，C' (t) = C(/) + (C(t-1)-C(O) X —C步驟4 將同步轉發(fā)測距值C' (t)轉換成原始星地距離值C" (t)， 2步驟5 將原始星地距離值C" (t)和偽距值L(t)進行電離層改正分別得到電離層改正的星地距離值C" ‘ (t)和電離層改正的偽距值L' (t)，得到實時GEO導航衛(wèi)星鐘差 S(t)，S(t) = C" ‘ (t)-L' (t) 其中C" ‘ (t) = C" (t) + AC" (t) L' (t) = L(t) + AL(t)AC"(0 = ^^ χ sec[arcsin( ° ^ cos E)] χ VTEC(T) fcC (0 + hAL (0 二 χ sec[arcsin(恥 cos E)] χ VTEC⑴ /lL(t) + h為轉發(fā)測距所用無線電載波的頻率，單位Hz ； &為偽距測距所用無線電載波的頻率，單位Hz ； h為測站高程值，單位米； E為觀測俯仰角，單位度；VTEC為無線電波穿刺點的電子含量濃度，單位TECU ；步驟6 通過事后精密定軌計算得到衛(wèi)星轉發(fā)器時延的實際值R' (t)，得到事后精密 GEO導航衛(wèi)星鐘差S' (t)，
2.根據(jù)權利要求1所述，其特征在于轉發(fā)測距信號由地面轉發(fā)測距設備產(chǎn)生并發(fā)至衛(wèi)星，經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)器轉發(fā)后下行至轉發(fā)測距設備，由轉發(fā)測距設備通過相關運算得到距離值。
3.根據(jù)權利要求1所述，其特征在于地面時鐘系統(tǒng)為轉發(fā)測距設備和偽距測距設備提供統(tǒng)一的時間和頻率信號。
4.根據(jù)權利要求1所述，其特征在于轉發(fā)測距設備和偽距測距設備進行零基線設置。
5.根據(jù)權利要求1所述，其特征在于對于GEO導航衛(wèi)星座，只需一套地面時鐘系統(tǒng)、 轉發(fā)測距設備、偽距測距設備、數(shù)據(jù)中心就可以得到GEO衛(wèi)星鐘差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用轉發(fā)測距值和偽距值確定GEO導航衛(wèi)星上原子鐘的鐘差的方法，技術特征在于通過激光測量或定軌計算得到GEO導航衛(wèi)星轉發(fā)器時延值、轉發(fā)測距值、偽距測距值和同步轉發(fā)測距值，將同步轉發(fā)測距值轉換成原始星地距離值并與偽距測距值進行電離層改正分別得到電離層改正的星地距離值和電離層改正的偽距測量值；計算得到實時GEO導航衛(wèi)星鐘差；通過事后精密定軌計算得到衛(wèi)星轉發(fā)器時延的實際值和事后精密GEO導航衛(wèi)星鐘差。本發(fā)明的方法可以提供時間間隔為每秒的鐘差產(chǎn)品，提高導航定位系統(tǒng)的實時性精度。另外本發(fā)明所用計算方法簡單，可以有效減少計算過程帶來的誤差。
文檔編號G01S19/01GK102226843SQ201110072879
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權日2011年3月24日
發(fā)明者孫樂, 孫寶琪, 李偉超, 李志剛, 楊旭海, 胡珍源, 陳亮, 雷輝, 馬浪明 申請人:中國科學院國家授時中心