专利名称：一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法
技术领域：
本发明涉及一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法，可以使卫星双向时间传递方法的精度再提高至少一个数量级。
背景技术：
自从1957年第一颗人造卫星上天，人们就探讨用卫星进行时间同步的可能性。 1962年美国海军天文台(the United States Naval Observatory,USNO)和英国皇家物理实验室(National Physical Laboratory, NPL)用TELSTAR(第一颗主动式通信卫星)作横跨大西洋的时间比对试验。1965年USNO和日本通信综合研究所(Communication Research Laboratory, CRL)用RELAYII作横跨太平洋的时间比对试验，比对精度在0. Ius 1. Ous之间。20 世纪 80 年代，美国建成 GPS，前苏联建成 GL0NASS(Glottal Navigation satellite system, GL0NASS)。两者在星上都放置有高性能的星载原子钟，并且都采用“测时一测距”体制。路径时延的测量是测距和导航定位的基础，因此具备高精度的授时功能。 GPS C/A 码单站时间比对精度为;MOns (有 SA，Selective Availability)和 50ns (无 SA)。 同期，美国国家标准局(National Institute of Standards and Technology, NIST)提出了 GPS共视方法，使得时间传递的精度达到纳秒级。为了进一步提高时间传递精度，需要更好的解决路径时延问题。于是出现了双向卫星时间传递(Two-Way Satellite Time Transfer, TWSTFT)。在中国科学院和科技部支持下，国家授时中心首先建立了卫星双向时间比对系统，并开展相关技术研究，是我国目前参加国际卫星双向比对的唯一单位。国家授时中心从1998年起和日本的通信综合研究所 (现更名为国家信息通信技术研究所(NICT))开始建立卫星双向时间频率传递链；2001 年开始观测数据正式加入国际原子时(TAI)和协调世界时(UTC)计算，成为国际高精度时间比对链接的重要一环；目前国家授时中心(NTSC)已经与欧洲的PTB和VSL建立了 TWSTFT 链接，成为亚洲重要的国际TWSTFT站点。而目前TWSTFT采用的是基于伪距测量的双向时间传递方法，由于受到伪码长度的限制，其精度很难再突破更高的水平。
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，本发明提出一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法，由于载波的频率高，波长短，采用载波相位作为测距参数，可以大幅度提高测距精度，从而进一步提高卫星双向时间传递精度。技术方案一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法，其特征在于步骤如下步骤1 建立码和载波相位一致性控制模型，包括码相位调整量τ code = Tc-Td-Tr,
载波相位调整量τ carrier = τ code_2 Δ τ iono其中τ。为大环时延，表示综合基带接收终端测量出信号从综合基带发射终端发出，经射频发射通道、空间上行、卫星转发、空间下行、射频接收通道和综合基带接收终端的时延；Td为信号从卫星质心到地面接收通道起点的时延，包括下行几何路径时延、下行电离层附加时延、下行对流层附加时延的总和；、为信号从接收通道起点到综合基带解调出信号的时延的测量值，△ τ _。为电离层引起的时延。步骤2 以进行卫星双向时间传递的任意两个用户站，用户站1和用户站i为双向站，建立卫星双向时间传递链路，以用户站1为主站，计算i站相对1站的钟差Δ τ 为
权利要求
1. 一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法，其特征在于步骤如下 步骤1 建立码和载波相位一致性控制模型，包括码相位调整量τ code = Tc-Td-Tr, 载波相位调整量τ carrier = τ。。de-2 Δ τ iono其中τ。为大环时延，表示综合基带接收终端测量出信号从综合基带发射终端发出， 经射频发射通道、空间上行、卫星转发、空间下行、射频接收通道和综合基带接收终端的时延；Td为信号从卫星质心到地面接收通道起点的时延，包括下行几何路径时延、下行电离层附加时延、下行对流层附加时延的总和；τ r为信号从接收通道起点到综合基带解调出信号的时延的测量值，△ τ _。为电离层引起的时延。步骤2 以进行卫星双向时间传递的任意两个用户站，用户站1和用户站i为双向站， 建立卫星双向时间传递链路，以用户站1为主站，计算i站相对1站的钟差Δ τ 为A τi^Si - ts\ )tsl为卫星S到用户1的传输时延；tSi为卫星S到用户i的传输时延， 其中；P 1 = C · tsl, Pi = c· tSi,P 1为卫星至用户站1的载波相位伪距，P i为卫星至用户站i的载波相位伪距，C为光速；步骤3两用户站间时间同步以两个用户站中的任一个为主站，将两站间的钟差计入另一个用户站钟面时，T' ^Ti+Δ τ ，使得两站时间达到同步，完成两站间卫星双向时间传递；其中T' i为同步后该用户站的钟面时，Ti为同步前该用户站当地的钟面时。
全文摘要
本发明涉及一种基于载波相位的卫星双向时间传递方法，解决了载波相位在卫星双向时间传递系统应用时的技术瓶颈——卫星出口处码和载波相位的一致性控制。其次，将载波相位测量应用于卫星双向时间传递系统，相对于码伪距卫星双向时间传递方法，其精度提高了1～2个数量级。该方法的实施基于以下条件1.一颗卫星；2.至少两个用户站，且两个用户站的基带能够实现码和载波相位调整量的计算，根据计算结果基带控制部分对发射基带信号的码和载波相位进行实时调整，从而保证基带发射的信号经天线、上行空间链路及转发器，在转发器出口处保证下行导航信号的码和载波相位的一致性。
文档编号H04L7/033GK102545993SQ201110445819
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者卢晓春, 成芳, 王雪, 荆文芳, 邹德财 申请人:中国科学院国家授时中心