一种闰秒估计方法及装置、计算机可读存储介质与流程

本文涉及时间同步技术，尤指一种闰秒估计方法及装置、计算机可读存储介质。

背景技术：

在多系统交互应用过程中，各应用系统常常会基于不同的时间体系，因此相互间的时间同步问题尤为重要，特别是协调世界时(coordinateduniversaltime，简称utc)与原子时。而闰秒值计算的实时性及有效性又是时间同步的关键性因素。传统utc参数解算闰秒值方法是通过接收导航卫星播发的utc参数信息进行计算，由于导航卫星仅在导航电文的特定子帧特定页上播发相应的utc参数信息，且其导航电文播发周期较长，从而直接影响了闰秒值计算的有效时间并减低了多系统交互应用的时间同步效率。

技术实现要素：

本申请提供了一种闰秒估计方法及装置、计算机可读存储介质，缩短闰秒值计算有效时间。

本申请提供了一种闰秒估计方法，包括：

获取基于协调世界时的卫星系统的导航电文和基于原子时的卫星系统的导航电文；

根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间；

根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间进行闰秒估计。

在一实施例中，所述导航电文为完成帧同步后的导航电文。

在一实施例中，所述根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间进行闰秒估计包括：

当不存在跳秒时，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间确定闰秒值；

当存在跳秒时，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间、所述基于协调世界时的卫星系统的导航电文中携带的协调世界时跳秒修正信息确定所述闰秒值。

在一实施例中，所述基于原子时的卫星系统包括以下至少之一：全球定位系统、北斗导航卫星系统和伽利略卫星导航系统，所述基于协调世界时的卫星系统为格洛纳斯卫星导航系统。

在一实施例中，所述根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间包括：

当所述导航电文中无传统协调世界时参数时，根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间。

在一实施例中，所述方法还包括：当所述导航电文中包括传统协调世界时参数时，根据所述传统协调世界时参数进行闰秒估计。

在一实施例中，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间进行闰秒估计之后，还包括：根据闰秒估计所得的闰秒值完成多系统应用间的时间同步。

在一实施例中，所述导航电文为通过编码校验的导航电文。

本发明一实施例提供一种闰秒估计装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有程序，所述程序在被所述处理器读取执行时，实现任一实施例所述的闰秒估计方法。

本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现任一实施例所述的闰秒估计方法。

与相关技术相比，本申请包括一种闰秒估计方法，包括：获取基于协调世界时的卫星系统的导航电文和基于原子时的卫星系统的导航电文；根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间；根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间进行闰秒估计。本实施例提供的方案，无需等待utc参数，缩短了闰秒估计有效时间。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本发明一实施例提供的闰秒估计方法流程图；

图2为本发明另一实施例提供的基于接收机系统时差的闰秒估计方法流程图；

图3为本发明另一实施例提供的基于接收机系统时差的闰秒估计方法流程图；

图4为实际对天测试传统utc参数闰秒值估算方法有效时间示意图；

图5为实际对天测试系统时差闰秒值估算方法有效时间示意图；

图6为采集数据测试传统utc参数闰秒值估算方法的闰秒过程及闰秒值更新示意图；

图7为采集数据测试系统时差闰秒值估算方法的闰秒过程及闰秒值更新示意图；

图8为本发明一实施例提供的闰秒估计装置框图；

图9为本发明一实施例提供的计算机可读存储介质框图。

具体实施方式

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

传统utc参数计算闰秒通过接收卫星信号导航电文解算特定帧特定页上的utc参数，而后再通过utc参数计算得出当前闰秒值，该方案的时间较长，判定周期为一套完整的导航电文周期(其中，gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)为750s，bds(beidounavigationsatellitesystem，北斗导航卫星系统)igso/meo(inclinedgeosynchronoussatelliteorbit，倾斜轨道同步卫星)/mediumearthorbit，中高轨卫星)为720s，bdsgeo(geosynchronouseearthorbit，地球静止轨道卫星)为360s)，而闰秒值计算很大程度上影响了多系统应用之间时间同步的有效性。为此在接收机通过卫星信号解算到utc参数之前，有必要缩短闰秒值计算的有效时间，从而提高多系统应用之间时间同步效率。本申请中，基于接收机导航系统时差进行闰秒估计。

如图1所示，本发明一实施例提供一种闰秒估计方法，包括以下步骤：

步骤101，获取基于协调世界时的卫星系统的导航电文和基于原子时的卫星系统的导航电文；

其中，基于协调世界时的卫星系统比如为glonass(格洛纳斯卫星导航系统)，基于原子时的卫星系统比如为所述基于原子时的卫星系统包括以下至少之一：gps、bds和伽利略卫星导航系统(galileosatellitenavigationsystem)。

其中，由接收机获取导航电文。

其中，所述导航电文为完成帧同步后的导航电文。

步骤102，根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间；

步骤103，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间进行闰秒估计。

本实施例中，利用接收机接收卫星导航信号，根据各卫星系统时间之间的特定关系获得当前闰秒值估计，由于无需等待特定子帧特定页中的utc参数信息，缩短了闰秒值计算有效时间，最终缩短了多系统应用之间时间同步的有效时间。

在一实施例中，所述导航电文为通过编码校验的导航电文，即，根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间前，还包括，对所述导航电文进行编码校验。当编码校验通过时，根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间；当编码校验失败时，重新获取导航电文。

在一实施例中，所述步骤102中，具体的，根据基于协调世界时的卫星系统的导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间；根据基于原子时的卫星系统的导航电文确定所述基于原子时的卫星系统的接收机时间。

以下以gps系统、bds系统和glonass系统为例说明如何计算卫星系统的接收机时间。根据各卫星系统导航电文结构，其播发时间参数信息规律如下：

(3.1)gps系统以l1为例，其导航电文包括多帧，每帧包括5个子帧，每个子帧含有10个字，每个字30比特，每个子帧的第二个字即交接字。交接字前17位是截短的周内时计数值(tow)，也就是从上个星期六午夜零时至当前时刻的卫星播发子帧数，因子帧周期为6秒，故该周内时计数值乘以6即可得在当前子帧结束、下一子帧开始时所对应的gps时间，同时再根据接收机帧同步后得到的子帧内电文比特(每比特电文长度为20毫秒)数量，可得gps系统接收机时间估计值；

(3.2)bds系统以igso/meob1为例，其导航电文包括多帧，每帧包含5个子帧，每个子帧第16～26比特和31～42比特为周内秒计数(sow)，共20比特，每周日北斗时0点0分0秒从零开始，其对应的秒时刻为本子帧同步头第一个脉冲上升沿所对应的时刻。同理(3.1)再根据接收机帧同步后得到的子帧内电文比特(每比特电文长度为20毫秒)数量，从而可得bds系统接收机时间估计值；

(3.3)glonass系统以g1为例，其导航电文结构为超帧、帧、字符串。每个超帧由多个帧组成，每个帧又由15个字符串构成。字符串周期为2秒，每个字符串第2～5比特为帧内的字符串序号，其中字符串1第10～21比特为当天帧开始的时间。同理(3.1)再根据接收机帧同步后得到的字符串内电文比特(每比特电文长度10毫秒)数据，从而可得glonass系统接收机时间估计值；

因此帧同步后，对编码检验通过的导航电文数据，按照以上(3.1)、(3.2)、(3.3)提及的导航电文结构获得各导航系统接收机时间估计，然后通过各卫星位置、伪距测量值进行导航定位运算，从而获得接收机位置以及各导航系统接收机钟差修正值，进而得到各导航系统精确的接收机时间。

在一实施例中，所述根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间进行闰秒估计包括：

当不存在跳秒时，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间确定闰秒值；具体的，计算基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间的时间差得到当前闰秒值。

当存在跳秒时，当存在跳秒时，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间、所述基于协调世界时的卫星系统的导航电文中携带的协调世界时跳秒修正信息确定所述闰秒值。具体的，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间确定闰秒值，根据所述基于协调世界时的卫星系统的导航电文中携带的协调世界时跳秒修正信息进行跳秒并更新所述闰秒值。

其中，是否存在跳秒可以根据导航电文中携带的协调世界时跳秒修正信息确定。如果当前导航电文中携带的协调世界时跳秒修正信息指示近期时间内闰秒值不会发生变化，则认为不存在跳秒。

各卫星系统时间定义如下：

(4.1)gps系统时间基于原子时，秒长根据安装在gps地面监测站上的原子钟和配置在卫星上的原子钟的观测量综合得出，由gps星期数和星期内秒计数(tow)构成。其时间原点(即相应的gps星期数和tow值全为零)与utc时间1980年1月6日(星期日)零时刻一致，且自此刻起周而复始地连续计数，无闰秒现象，因而gps时间与utc之间的整数秒差异(即闰秒值)随着utc的闰秒而不断变化，而与之对应的闰秒参数信息可在gpsl1卫星信号中第4帧第18页中播发；

(4.2)bds系统时间同样基于原子时，即采用国际单位制秒为基本单位连续累计，不闰秒，起始历元为utc时间2006年1月1日00时00分00秒，采用周和周内秒计数。bds时间系统与utc时间之间的闰秒信息则在bdsigso/meob1卫星信号中第5帧第10页播发；

(4.3)glonass系统时间基于utc且超前utc时间3小时，起始于utc时间1992年1月1日00时00分00秒，采用年(每四年累计一次)、天、天内秒构成。有闰秒，且与utc同时跳秒，从而使得glonass时间与utc之间不再存在小时内整数秒差异，同时在glonass-m卫星导航信号中第5帧第14串中提供关于utc跳秒修正信息的导航电文数据参数kp(周期为150秒)，其参数值含义分别是：00代表本季度末没有utc修正；01代表本季度末的utc修正为加1；11代表本季度末utc修正为减去1；

因此根据以上(4.1)、(4.2)、(4.3)提及的gps/bds/glonass系统时间与utc之间的相互关系，基于已得到各卫星系统的接收机时间，通过计算gps/bds/伽利略系统时间与glonass系统时间之间的差异获得当前闰秒值；与此同时，再根据从glonass系统导航电文中解算到的utc跳秒修正信息kp，在特定时间完成跳秒并及时修正闰秒值。由于现在闰秒值不到一小时，因此，也可以通过计算gps/bds/伽利略系统时间与glonass系统时间之间的整小时内差异获得当前闰秒值。

在一实施例中，所述根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间包括：

当所述导航电文中无传统协调世界时参数时，根据所述导航电文确定所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间以及所述基于原子时的卫星系统的接收机时间；

当所述导航电文中包括传统协调世界时参数(包含当前闰秒值、未来闰秒值、未来闰秒值生效周、未来闰秒值生效日)时，根据所述传统协调世界时参数进行闰秒估计。

其中，传统utc参数携带在gps/bds/伽利略导航系统的导航电文中。

在一实施例中，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间进行闰秒估计之后，还包括：根据闰秒估计所得的闰秒值完成多系统应用间的时间同步。

在一实施例中，根据所述基于协调世界时的卫星系统的接收机时间和所述基于原子时的卫星系统的接收机时间进行闰秒估计之后，还包括：继续完成其它接收机跟踪定位任务。

如图2所示，本发明一实施例提供一种闰秒估计方法，包括：

步骤201，提取完成帧同步后的导航电文(导航电文比特流逐个填充为字保存)。

步骤202，判断所述导航电文是否通过编码校验，如果通过编码校验则执行步骤203，否则继续循环步骤201；

步骤203，对导航电文进行数据解析；

步骤204，判断导航电文中是否包含utc参数，如果包含，执行步骤205；如果不包含，执行步骤206；

步骤205，根据utc参数进行闰秒估计，得到闰秒值，转到步骤208；

步骤206，确定不同卫星系统的接收机时间；

其中，利用各卫星系统电文结构中子帧特定字所播发的时间参数内容获得卫星信号播发时刻，从而对各卫星系统接收机时间进行估计。

步骤207，根据不同卫星系统的接收机时间进行闰秒估计，得到闰秒值；

其中，根据各卫星系统时间之间的特定关系计算当前闰秒值，即利用各卫星系统时间之间的特定关系，通过计算gps/bds与glonass系统之间的时间差获得当前闰秒值；同时根据glonass系统在特定字符串中播发的闰秒修正信息，有效的完成闰秒过程以及闰秒值更新。

步骤208，根据闰秒值完成多系统应用之间的时间同步；

步骤209，进行其他接收机跟踪定位任务，接收。

本方案在缩短了闰秒值有效时间的基础上提高了多系统应用间的时间同步效率。

下面通过一具体实施例进一步说明本申请。

本实施例中实验数据分别采用对天卫星导航信号、采集对天卫星导航信号回放后处理两种，接收机实验板采用自主研发的ub系列oem，接收机默认闰秒值。一方面通过实时接收卫星信号(实际播发闰秒值18)对接收机解算闰秒值的正确性和时效性进行验证，另一方面通过接收2015年7月1日闰秒期间采集的中频卫星信号(闰秒前闰秒值为16，闰秒后为17)对接收机闰秒处理机制的有效性进行验证。接收机会对于每一个进入卫星跟踪的通道的导航电文数据进行如下处理，如图3所示，包括：

步骤301，提取完成帧同步后的导航电文(导航电文比特流逐个填充为字保存)。

步骤302，判断所述导航电文是否通过编码校验，如果通过编码校验则执行步骤303，否则继续循环步骤301。

步骤303，对导航电文进行数据解析，获得不同卫星系统的接收机时间；

步骤304，判断是否获取glonass系统接收机时间，如果否，执行步骤305，如果是，执行步骤309；

步骤305，判断是否获得传统utc参数，如果是，执行步骤306，如果未获得，执行步骤301；

步骤306，判断是否发生跳秒，如果未发生，执行步骤307，如果发生，执行步骤308；

步骤307，根据utc参数计算闰秒值，执行步骤315；

步骤308，根据utc参数完成跳秒并更新闰秒值，执行步骤315；

步骤309，判断是否获得gps系统接收机时间，如果是，执行步骤311，如果否，执行步骤310；

步骤310，判断是否获得bds系统接收机时间，如果是，执行步骤311，如果否，执行步骤301；

步骤311，根据glonass系统接收机时间，以及gps系统接收机时间或bds系统接收机时间计算闰秒值；

即根据glonass系统接收机时间以及gps系统接收机时间计算闰秒值；

或者，根据glonass系统接收机时间和bds系统接收机时间计算闰秒值。

步骤312，判断是否获得glonass系统utc修正信息kp，如果是，执行步骤313，如果否，执行步骤315；

步骤312，根据utc修正信息kp判断是否发生跳秒，如果是，执行步骤314，如果否，执行315；

步骤314，根据kp信息完成跳秒并更新闰秒值；

步骤315，根据闰秒值完成多系统应用之间的时间同步；

步骤316，进行其他接收机跟踪定位任务，结束。

需要说明的是，上述gps系统、bds系统也可使用伽利略卫星导航系统替代。伽利略卫星导航系统也是基于原子时，因此，基于伽利略卫星导航系统的接收机时间和glonass系统的接收机时间可以进行闰秒估计。

下面通过具体实施例结合图4至图7说明使用传统方法进行闰秒估计和使用本实施例方案进行闰秒估计的实现的差别。如图4所示，传统utc参数闰秒估计方法仅在获得utc参数后才得到有效的闰秒值信息(18秒)，相对图5所示，使用本实施例提供的基于接收机系统时差的闰秒估计方法，本实施例提供的方案，在glo时间(glonass系统时间)和gps时间(gps系统时间)均有效之后便获得了有效的闰秒值信息(18秒)，早于图4所示的使用utc参数进行闰秒估计获得有效的闰秒值信息的时间；因此，使用本实施例提供的方案，能缩短获得有效的闰秒值的时间。

如图6所示，传统utc参数闰秒估计方法在跳秒发生后才根据获得的utc参数获得有效的闰秒值信息(17秒)；相对图7所示，本实施例提供的方案，在跳秒发生前，基于接收机系统时差的闰秒估计方法已根据有效的gps/glo时间得到有效的闰秒值信息(16秒)，并且在跳秒发生时，根据有效的glonass闰秒修正信息glokp完成闰秒过程进而获得新的闰秒值信息(17秒)，远远早于图6所示的使用utc参数进行闰秒估计获得有效的闰秒值信息的时间；因此，使用本实施例提供的方案，能缩短获得有效的闰秒值的时间。

如图8所示，本发明一实施例提供一种闰秒估计装置80，包括存储器810和处理器820，所述存储器810存储有程序，所述程序在被所述处理器820读取执行时，实现任一实施例所述的闰秒估计方法。

本发明一实施例提供一种接收机，包括上述闰秒估计装置。

如图9所示，本发明一实施例提供一种计算机可读存储介质90，所述计算机可读存储介质90存储有一个或者多个程序910，所述一个或者多个程序910可被一个或者多个处理器执行，以实现任一实施例所述的闰秒估计方法。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。