重庆市计量质量检测研究院班亚获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆市计量质量检测研究院申请的专利一种基于低轨卫星和北斗PPP-B2b的时间同步方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116819575B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310782391.6,技术领域涉及:G01S19/25;该发明授权一种基于低轨卫星和北斗PPP-B2b的时间同步方法是由班亚;于灵;徐新平;费添豪;陈雨阳;刘洪静设计研发完成,并于2023-06-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于低轨卫星和北斗PPP-B2b的时间同步方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于低轨卫星和北斗PPP‑B2b的时间同步方法,其包括步骤1中心站和客户端分别通过各自的接收机获取实时PPP‑B2b信号、北斗三号卫星播发的伪距、载波相位观测值以及广播星历,低轨卫星播发的伪距、载波相位观测值及广播星历;2中心站和客户端分别解算中心站接收机钟差和客户端接收机钟差,3客户端解算本地时间与中心站时间的差值;4将客户端和中心站两地的时间差输入客户端的数字频率合成模块调整客户端接收机钟差。本发明通过北斗三号精密单点定位服务和低轨卫星定位服务实现实时PPP时间传递,客户端可以实现不依赖互联网的亚纳秒级时间同步;同时,本发明通过低轨卫星辅助进行时间同步和通信,增强了在干扰、遮挡及复杂环境下的时间同步性能。
本发明授权一种基于低轨卫星和北斗PPP-B2b的时间同步方法在权利要求书中公布了:1.一种基于低轨卫星和北斗PPP-B2b的时间同步方法,其特征在于:包括以下步骤: 1中心站和客户端分别通过各自的接收机获取实时PPP-B2b信号、BDS-3卫星播发的伪距、载波相位观测值和广播星历,以及低轨卫星播发的伪距、载波相位观测值和广播星历; 2中心站和客户端分别通过如下步骤解算中心站接收机钟差和客户端接收机钟差: 卫星轨道改正: 利用接收机收到的广播星历计算出卫星位置向量, 对接收的PPP-B2b信号进行解码,将PPP-B2b信号包含的轨道信息与广播星历匹配后计算对应的北斗卫星位置改正向量;的计算公式为: 1 式中,、分别表示广播星历中卫星位置向量和速度向量;、、分别对应径向、切向和法向的单位矢量;为轨道改正向量; 然后根据如下公式计算改正后的卫星位置: 2 式中,表示改正后的卫星位置; 卫星钟差改正: 在PPP-B2b信号包含的轨道信息与广播星历成功匹配后,再将卫星钟差改正信息中的版本号与轨道改正消息中的版本号匹配,方法如下: 3 式中,表示改正后的卫星钟差改正数;表示由广播星历计算得到的卫星钟差改正数;表示PPP-B2b提供的钟差改正参数; 卫星码间偏差修正: 对照PPP-B2b中差分码偏差改正类型对卫星码间偏差进行实时改正,从而实现各类信号同步处理,修正算法为: 4 式中,表示修正后观测值;表示原始观测值;表示对应信号的码间偏差; 利用BDS-3和低轨卫星的伪距和载波观测值,列出BDS和低轨卫星联合精密单点定位数学模型: BDS和低轨卫星均发射双频信号,通过双频组合消除电离层误差一阶项,组合观测值数学模型由下式表示: 5 式中,、为载波频率;、、、分别为、对应的伪距与载波观测值;、分别为无电离层组合的伪距与载波观测值; 客户端r与卫星s的无电离层伪距及载波相位观测值由下式表示: 6 其中,上标B表示BDS卫星,上部L表示低轨卫星;下标IF代表无电离层组合,下标r表示客户端;表示伪距,表示载波观测值;为客户端r到卫星s的实际距离;c为光速;表示接收机钟差,表示卫星钟差;为对流层延迟;为卫星轨道误差;为载波频率所对应的波长;为载波的整周模糊度;为伪距的观测噪声误差,为载波的观测噪声误差; 利用步骤、和改正后的北斗卫星广播星历轨道、卫星钟差和卫星码间偏差以及低轨卫星轨道、低轨卫星卫星钟差、伪距和载波相位观测值,对步骤中所述的精密单点定位数学模型进行解算,得到中心站接收机钟差和客户端接收机钟差; 3客户端解算本地时间与中心站时间的差值: 将解算出的中心站接收机钟差通过低轨卫星通信终端发送至低轨卫星,客户端通过低轨卫星通信终端获取的中心站发出的中心站接收机钟差,将客户端接收机钟差减去中心站接收机钟差得到两地的时间差; 4将客户端和中心站两地的时间差输入客户端的数字频率合成模块,通过数字频率合成模块调整客户端接收机钟差,所述数字频率合成模块包括与客户端接收机的恒温晶体振荡器连接的倍频器、与倍频器和频率控制字模块连接的相位累加器、与相位累加器和相位修正值模块连接的加法器、与加法器连接的相位幅度查找表、与相位幅度查找表连接的数模转换器和与数模转换器连接的带通滤波器,所述客户端和中心站两地的时间差分别输入频率控制字模块和相位修正值模块,恒温晶体振荡器输出的信号经倍频器倍频后输出的信号为客户端接收机的工作时钟; 所述调整客户端接收机的工作时钟包括以下步骤: 1对倍频器输出的工作时钟进行频率调整,调整算法如下: 8 9 式中,为一阶锁频环的环路系统,选择的原则是频率的调整量不能超过接收机基带环路的牵引范围,过大容易导致接收机失锁;为钟漂值;为工作时钟;是计算出来的频率值,是频率控制字; 2当clkdrift的数字趋于分频率时转入相位调整,利用相位修正逐步把接收机的钟差修正到0附近,时间调整的精度为Tres,Tres=0.1us×2-14=6ps,调整范围为-100,+100ns; 3当钟差逐渐趋于Tres时,转入锁相环阶段,锁相环用于跟踪clkdrift和钟差,将接收机钟差驯服收敛接近于0。
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