专利名称：利用转发测距值和伪距值确定geo导航卫星钟差的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用转发测距值和伪距值确定GEO导航卫星上原子钟的钟差的方法，涉及导航卫星测量定轨领域，属于天体测量与天体力学学科。
背景技术：
导航卫星系统的定位精度的关键问题在于确定星载原子钟钟差及其变化。目前确定导航卫星钟差的方法主要有三种1)单程测距法，该方法利用测量的伪距值和轨道定位得到的卫星与同步站之间的距离值，两者求差，即可得到卫星钟差。2)双程测距法，采用若干雷达测量站和少数激光站进行测量从而得到卫星轨道，然后采用同单程测距相同的方法得到卫星钟差。幻直接时间比对法。主要采用双向测时的方法实现，从地面站送时标至卫星，在卫星上测量到达时间，同时卫星发射时标，在地面测量到达时间，比较这两个伪码测距值，可以得到卫星钟差。GEO导航卫星由于卫星的几何跟踪条件受到局部测轨网的限制、卫星相对于地面的动力学约束信息较弱。由于测量机制的原因，即使多个观测站同时观测也很难将卫星钟差与测站钟差分离，确定卫星钟差成为一个技术难题，通常采用组差的方法获得卫星钟差， 这会降低卫星钟差的确定精度。上述方法存在观测设备数量多、计算方法复杂、计算结果受卫星定轨精度影响、得到导航卫星钟差结果慢的缺点。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种能实时得到GEO导航卫星钟差的方法。通过不含GEO导航卫星钟差的转发测距值与包含GEO卫星钟差伪距值相减得到导航卫星钟差。利用本发明计算卫星钟差可以实现单台站实时确定GEO导航卫星钟差，具有计算简单、钟差结果与卫星轨道无关、能够实现全天候不间断观测、并能减少观测设备的数量，降低构建测量系统的成本的优点。技术方案本发明的技术特征在于以不含GEO导航卫星钟差的转发测距值为参考值，以包含GEO导航卫星钟差的伪距值为实测值，采用以下方法对转发测距值和伪距值进行处理， 得到GEO导航卫星钟差，具体步骤如下步骤1 通过激光测量或定轨计算得到GEO导航卫星转发器时延值R，其值为信号从卫星接收天线相位中心经转发器转发后到达卫星发射天线相位中心的距离值，单位m ；步骤2 将转发测距设备、伪距测距设备按照采样率1秒/次进行同时刻采样得到转发测距值C (t)，测量信号每秒触发，其值为转发测距信号从转发测距设备天线相位中心上行至卫星，经卫星转发器转发后下行至转发测距设备天线相位中心的距离值，单位m ； 伪距测距值L (t)，测量信号每秒触发，其值为伪距测距信号从GEO导航卫星天线相位中心发出下行至伪距测距设备天线相位中心的距离值，单位m ；步骤3 转发测距值与伪距值的时刻同步，利用下面公式计算得到与伪距值同一时刻的同步转发测距值C' (t)，其中c为光速，
权利要求
1.一种利用转发测距和伪距信息确定GEO导航卫星钟差的方法，其特征在于步骤如下步骤1 通过激光测量或定轨计算得到GEO导航卫星转发器时延值R，其值为信号从卫星接收天线相位中心经转发器转发后到达卫星发射天线相位中心的距离值，单位m ；步骤2 将转发测距设备、伪距测距设备按照采样率1秒/次进行同时刻采样得到转发测距值C (t)，测量信号每秒触发，其值为转发测距信号从转发测距设备天线相位中心上行至卫星，经卫星转发器转发后下行至转发测距设备天线相位中心的距离值，单位m;伪距测距值L(t)，测量信号每秒触发，其值为伪距测距信号从GEO导航卫星天线相位中心发出下行至伪距测距设备天线相位中心的距离值，单位m ；步骤3 转发测距值与伪距值的时刻同步，计算得到与伪距值同一时刻的同步转发测距值C' (t)，其中c为光速，C' (t) = C(/) + (C(t-1)-C(O) X —C步骤4 将同步转发测距值C' (t)转换成原始星地距离值C" (t)， 2步骤5 将原始星地距离值C" (t)和伪距值L(t)进行电离层改正分别得到电离层改正的星地距离值C" ‘ (t)和电离层改正的伪距值L' (t)，得到实时GEO导航卫星钟差 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为转发测距所用无线电载波的频率，单位Hz ； &为伪距测距所用无线电载波的频率，单位Hz ； h为测站高程值，单位米； E为观测俯仰角，单位度；VTEC为无线电波穿刺点的电子含量浓度，单位TECU ；步骤6 通过事后精密定轨计算得到卫星转发器时延的实际值R' (t)，得到事后精密 GEO导航卫星钟差S' (t)，
2.根据权利要求1所述，其特征在于转发测距信号由地面转发测距设备产生并发至卫星，经卫星转发器转发后下行至转发测距设备，由转发测距设备通过相关运算得到距离值。
3.根据权利要求1所述，其特征在于地面时钟系统为转发测距设备和伪距测距设备提供统一的时间和频率信号。
4.根据权利要求1所述，其特征在于转发测距设备和伪距测距设备进行零基线设置。
5.根据权利要求1所述，其特征在于对于GEO导航卫星座，只需一套地面时钟系统、 转发测距设备、伪距测距设备、数据中心就可以得到GEO卫星钟差。
全文摘要
本发明涉及一种利用转发测距值和伪距值确定GEO导航卫星上原子钟的钟差的方法，技术特征在于通过激光测量或定轨计算得到GEO导航卫星转发器时延值、转发测距值、伪距测距值和同步转发测距值，将同步转发测距值转换成原始星地距离值并与伪距测距值进行电离层改正分别得到电离层改正的星地距离值和电离层改正的伪距测量值；计算得到实时GEO导航卫星钟差；通过事后精密定轨计算得到卫星转发器时延的实际值和事后精密GEO导航卫星钟差。本发明的方法可以提供时间间隔为每秒的钟差产品，提高导航定位系统的实时性精度。另外本发明所用计算方法简单，可以有效减少计算过程带来的误差。
文档编号G01S19/01GK102226843SQ201110072879
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者孙乐, 孙宝琪, 李伟超, 李志刚, 杨旭海, 胡珍源, 陈亮, 雷辉, 马浪明 申请人:中国科学院国家授时中心