專利名稱：一種多點(diǎn)定位系統(tǒng)高精度同步授時(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種航管監(jiān)視技術(shù)，尤其是ー種多點(diǎn)定位系統(tǒng)高精度同步授時(shí)方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的技術(shù)是傳統(tǒng)的多點(diǎn)定位系統(tǒng)采用恒溫鐘振、原子鐘、GNSS、參考應(yīng)答機(jī)或信標(biāo)機(jī)進(jìn)行同歩。恒溫 鐘振秒穩(wěn)高，但長(zhǎng)穩(wěn)差，工作時(shí)間越長(zhǎng)，同步時(shí)鐘越差，甚至呈量級(jí)的下降；原子鐘的長(zhǎng)穩(wěn)較高，但成本高、架設(shè)難度大，其費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)系統(tǒng)本身的成本；單一 GNSS不受地形的限制，但同步時(shí)鐘精度差、存在短時(shí)失效的現(xiàn)象，由其產(chǎn)生的定位精度遠(yuǎn)達(dá)不到機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的需求；信標(biāo)機(jī)授時(shí)精度高，但架設(shè)環(huán)境要求苛刻，必須在視距范圍內(nèi)進(jìn)行架裝，總之，上述任何一種同步方式都或多或少存在缺陷，不能在定位精度、成本費(fèi)用、架裝難度取得最佳平衡，這現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種多點(diǎn)定位系統(tǒng)高精度同步授時(shí)方法技術(shù)方案，該方案采用采用3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)，高精度恒溫馴服鐘振作為系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)本，采用多系統(tǒng)衛(wèi)星接收技術(shù)和多通道接收處理技木，能夠克服了有線光纖組網(wǎng)工程難度大、系統(tǒng)調(diào)試不方便、成本過(guò)高的缺陷；降低了由銣原子鐘或銫原子鐘所造成的室外架設(shè)難度；可以有效的避免由于地形影響所帶來(lái)的覆蓋盲區(qū)，此外，也可解決任意一系統(tǒng)短時(shí)失效的問(wèn)題；確保系統(tǒng)可靠接收，同時(shí)，可減小由仰角不同而造成的同步時(shí)鐘誤差。本方案是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種多點(diǎn)定位系統(tǒng)高精度同步授時(shí)方法，包括有內(nèi)部設(shè)有GNSS授時(shí)機(jī)的GNSS接收單元和內(nèi)部設(shè)有GNSS授時(shí)機(jī)的GNSS主控中心控制単元，其特征是
GNSS主控中心單元和GNSS接收單元均連接有3G無(wú)線路由器；GNSS主控中心單元與GNSS接收單元之間采用無(wú)線3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；
觀測(cè)技術(shù)采用多通道接收技術(shù)，可以通過(guò)選取仰角的方式，選擇ー個(gè)角度，使多臺(tái)GNSS授時(shí)機(jī)在一定觀測(cè)角度限制下觀測(cè)相同的幾顆衛(wèi)星，達(dá)到共視的效果。在系統(tǒng)啟動(dòng)工作及工作期間，GNSS共視同步授時(shí)系統(tǒng)通過(guò)如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)端GNSS接收單元之間時(shí)鐘同步
①GNSS主控中心單元向各遠(yuǎn)端GNSS接收單元發(fā)出查詢命令，查詢各基站上GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)到的衛(wèi)星偽隨機(jī)編碼號(hào)(PRN)、其對(duì)應(yīng)的仰角和觀測(cè)仰角設(shè)置；
②各遠(yuǎn)端GNSS接收單元將其觀測(cè)的衛(wèi)星PRN和仰角設(shè)置返回給GNSS主控中心單元；
③GNSS主控中心單元將返回結(jié)果和其本身的GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)在一定仰角設(shè)置下下共同觀測(cè)到的衛(wèi)星，并將該仰角設(shè)置命令發(fā)送給各GNSS授時(shí)機(jī)，設(shè)置其觀測(cè)仰角；④經(jīng)過(guò)幾分鐘觀測(cè)后，GNSS主控中心単元再次查詢各GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)到的衛(wèi)星偽距號(hào)、其對(duì)應(yīng)的仰角和和觀測(cè)仰角設(shè)置，當(dāng)觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目相同時(shí)，發(fā)出觀測(cè)命令，設(shè)置觀測(cè)開(kāi)始的時(shí)間；
⑤ー個(gè)周期觀測(cè)結(jié)束后，各遠(yuǎn)端GNSS接收單元將觀測(cè)信息發(fā)送給GNSS主控中心単元，GNSS主控中心單元將這些信息作為遠(yuǎn)端GNSS接收單元時(shí)間同步的比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)；
⑥GNSS主控中心單元將最終比對(duì)參數(shù)作為各遠(yuǎn)端GNSS接收單元時(shí)鐘同步控制參數(shù)，周期性的傳輸給各遠(yuǎn)端GNSS接收單元進(jìn)行同步時(shí)鐘控制。本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，由于在該方案中采用3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各分站之間共視同步控制數(shù)據(jù)的快速交換，便于各分站之間的快速同步，減少同步誤差，克服了有線光纖組網(wǎng)工程難度大、系統(tǒng)調(diào)試不方便、成本過(guò)高等缺陷；采用多通道接收技術(shù)，利用先驗(yàn)知識(shí)所得出的統(tǒng)計(jì)特征控制同步參數(shù)，顯著減少由多徑效應(yīng)、大氣折射、電離層或?qū)α鲗佣斐傻耐綍r(shí)延誤差。 由此可見(jiàn)，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見(jiàn)的。


圖I為本發(fā)明具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖2為多通道接收共視技術(shù)原理框圖3為GNSS個(gè)單元布站拓?fù)鋱D。
具體實(shí)施例方式為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)ー個(gè)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。通過(guò)圖I可看出本方案的GNSS主控中心單元和GNSS接收單元均連接有3G無(wú)線路由器；GNSS主控中心単元與GNSS接收單元之間采用無(wú)線3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。觀測(cè)技術(shù)采用多通道接收技術(shù)，可以通過(guò)選取仰角的方式，選擇ー個(gè)角度，使多臺(tái)GNSS授時(shí)機(jī)在一定觀測(cè)角度限制下觀測(cè)相同的幾顆衛(wèi)星，達(dá)到共視的效果。在系統(tǒng)啟動(dòng)工作及工作期間，GNSS共視同步授時(shí)系統(tǒng)通過(guò)如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)端GNSS接收單元之間時(shí)鐘同步
①GNSS主控中心單元向各遠(yuǎn)端GNSS接收單元發(fā)出查詢命令，查詢各基站上GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)到的衛(wèi)星偽隨機(jī)編碼號(hào)(PRN)、其對(duì)應(yīng)的仰角和觀測(cè)仰角設(shè)置。②各遠(yuǎn)端GNSS接收單元將其觀測(cè)的衛(wèi)星PRN和仰角設(shè)置返回給GNSS主控中心單
J Li ο③GNSS主控中心單元將返回結(jié)果和其本身的GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)在一定仰角設(shè)置下下共同觀測(cè)到的衛(wèi)星，并將該仰角設(shè)置命令發(fā)送給各GNSS授時(shí)機(jī)，設(shè)置其觀測(cè)仰角。④經(jīng)過(guò)幾分鐘觀測(cè)后，GNSS主控中心単元再次查詢各GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)到的衛(wèi)星偽距號(hào)、其對(duì)應(yīng)的仰角和和觀測(cè)仰角設(shè)置，當(dāng)觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目相同時(shí)，發(fā)出觀測(cè)命令，設(shè)置觀測(cè)開(kāi)始的時(shí)間。
⑤ー個(gè)周期觀測(cè)結(jié)束后，各遠(yuǎn)端GNSS接收單元將觀測(cè)信息發(fā)送給GNSS主控中心單元，GNSS主控中心單元將這些信息作為遠(yuǎn)端GNSS接收單元時(shí)間同步的比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。⑥GNSS主控中心單元將最終比對(duì)參數(shù)作為各遠(yuǎn)端GNSS接收單元時(shí)鐘同步控制參數(shù)，周期性的傳輸給各遠(yuǎn)端GNSS接收單元進(jìn)行同步時(shí)鐘控制。通過(guò)圖2可看出在一顆全球定位衛(wèi)星的視角內(nèi)，地球上任何兩個(gè)地點(diǎn)的原子鐘可以利用同一時(shí)間收到的同一顆衛(wèi)星的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行時(shí)間頻率比對(duì)。由于GNSS授時(shí)機(jī)采用多通道接收技術(shù)，可以通過(guò)選取仰角的方式，選擇ー個(gè)角度，使多臺(tái)GNSS授時(shí)機(jī)在一定觀測(cè)角度限制下觀測(cè)相同的幾顆衛(wèi)星，達(dá)到共視的效果。設(shè)A地點(diǎn)的鐘時(shí)間為tA，B地點(diǎn)的鐘時(shí)間為tB，GNSS時(shí)間為tfflSS。A、B兩地測(cè)量原理(沒(méi)考慮對(duì)時(shí)延誤差修正)如下兩地的GNSS時(shí)間接收機(jī)在同ー個(gè)共視時(shí)間表作用下，在同一時(shí)刻接收同一顆衛(wèi)星信號(hào)，接收機(jī)輸出代表GNSS時(shí)間的秒 脈沖，送至接收機(jī)內(nèi)置的時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器，與本地高精度馴服鐘(OCXO)輸出的秒脈沖比較，得到A地時(shí)亥Ij tA與tGNSS差Δ t湖ss。同時(shí)，在B地得到tB與tGNSS的差Δ t臓。B地的數(shù)據(jù)可通過(guò)通信網(wǎng)傳到A地的計(jì)算機(jī)中，然后兩式相減可得兩臺(tái)原子鐘之間的時(shí)間差。Δ tAGNSS— tA—tGNSS. Δ tBGNSS. -tB ~tGNSS,( I )
^ ^agnss~^ tBGNSS— tA~tGNSS— tB+ tGNSS- tA — tB-Δ(2)
若在某一時(shí)刻測(cè)得AtAB (h)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間τ，即ti+τ時(shí)刻測(cè)的(h+τ)，則用下式可求出兩臺(tái)鐘在τ時(shí)間內(nèi)平均相對(duì)頻率偏差
^■) — ^(fI + ")⑶
ττ
采用此平均相對(duì)頻率偏差可對(duì)每次多點(diǎn)定位系統(tǒng)中的目標(biāo)數(shù)據(jù)的時(shí)戳進(jìn)行修正，以獲取高精度的TD0A。當(dāng)兩個(gè)站點(diǎn)距離不遠(yuǎn)時(shí)，GNSS共視技術(shù)可以消除如下誤差
①同一顆衛(wèi)星星鐘誤差。②部分消除衛(wèi)星的位置誤差。③部分消除了對(duì)流層和電離層的誤差
通過(guò)圖3可看出在多點(diǎn)定位系統(tǒng)中，至少有四個(gè)站才能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行3維定位，每個(gè)站的視距決定著多點(diǎn)定位系統(tǒng)的視距，為了獲取最大范圍的目標(biāo)覆蓋，步站方式采用矩形布站，GNSS主控中心単元位于矩形中心，遠(yuǎn)端GNSS接收單元位于矩形四角，各遠(yuǎn)端GNSS接收單元與GNSS中心主控單元相距10KM。
權(quán)利要求
1.一種多點(diǎn)定位系統(tǒng)高精度同步授時(shí)方法，包括有內(nèi)部設(shè)有GNSS授時(shí)機(jī)的GNSS接收單元和內(nèi)部設(shè)有GNSS授時(shí)機(jī)的GNSS主控中心控制單元，其特征是GNSS主控中心單元和GNSS接收單元均連接有3G無(wú)線路由器；GNSS主控中心單元與GNSS接收單元之間采用無(wú)線3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；觀測(cè)技術(shù)采用多通道接收技術(shù)，可以通過(guò)選取仰角的方式，選擇ー個(gè)角度，使多臺(tái)GNSS授時(shí)機(jī)在一定觀測(cè)角度限制下觀測(cè)相同的幾顆衛(wèi)星，達(dá)到共視的效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種多點(diǎn)定位系統(tǒng)高精度同步授時(shí)方法，其特征是在系統(tǒng)啟動(dòng)工作及工作期間，GNSS共視同步授時(shí)系統(tǒng)通過(guò)如下過(guò)程實(shí)現(xiàn)各遠(yuǎn)端GNSS接收單元之間時(shí)鐘同步①GNSS主控中心單元向各遠(yuǎn)端GNSS接收單元發(fā)出查詢命令，查詢各基站上GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)到的衛(wèi)星偽隨機(jī)編碼號(hào)(PRN)、其對(duì)應(yīng)的仰角和觀測(cè)仰角設(shè)置；②各遠(yuǎn)端GNSS接收單元將其觀測(cè)的衛(wèi)星PRN和仰角設(shè)置返回給GNSS主控中心單元；③GNSS主控中心單元將返回結(jié)果和其本身的GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)在一定仰角設(shè)置下下共同觀測(cè)到的衛(wèi)星，并將該仰角設(shè)置命令發(fā)送給各GNSS授時(shí)機(jī)，設(shè)置其觀測(cè)仰角；④經(jīng)過(guò)幾分鐘觀測(cè)后，GNSS主控中心単元再次查詢各GNSS授時(shí)機(jī)觀測(cè)到的衛(wèi)星偽距號(hào)、其對(duì)應(yīng)的仰角和和觀測(cè)仰角設(shè)置，當(dāng)觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目相同時(shí)，發(fā)出觀測(cè)命令，設(shè)置觀測(cè)開(kāi)始的時(shí)間；⑤ー個(gè)周期觀測(cè)結(jié)束后，各遠(yuǎn)端GNSS接收單元將觀測(cè)信息發(fā)送給GNSS主控中心単元，GNSS主控中心單元將這些信息作為遠(yuǎn)端GNSS接收單元時(shí)間同步的比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)；⑥GNSS主控中心單元將最終比對(duì)參數(shù)作為各遠(yuǎn)端GNSS接收單元時(shí)鐘同步控制參數(shù)，周期性的傳輸給各遠(yuǎn)端GNSS接收單元進(jìn)行同步時(shí)鐘控制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多點(diǎn)定位系統(tǒng)高精度同步授時(shí)方法的技術(shù)方案，該方案采用采用3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng),高精度恒溫馴服鐘振作為系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)本,采用多系統(tǒng)衛(wèi)星接收技術(shù)和多通道接收處理技術(shù)，能夠克服了有線光纖組網(wǎng)工程難度大、系統(tǒng)調(diào)試不方便、成本過(guò)高的缺陷；降低了由銣原子鐘或銫原子鐘所造成的室外架設(shè)難度；可以有效的避免由于地形影響所帶來(lái)的覆蓋盲區(qū)，此外，也可解決任意一系統(tǒng)短時(shí)失效的問(wèn)題；確保系統(tǒng)可靠接收，同時(shí)，可減小由仰角不同而造成的同步時(shí)鐘誤差。
文檔編號(hào)H04W56/00GK102830405SQ20121031124
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者李 榮, 李建秋, 張中南, 曹飛 申請(qǐng)人:四川九洲空管科技有限責(zé)任公司