基于多航天器的天地时差的确定方法、确定装置与处理器与流程

本申请涉及航天器测控技术领域，具体而言，涉及一种基于多航天器的天地时差的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质与处理器。

背景技术：

在航天器在轨运行阶段，为保证天地时间同步，地面需要计算天地时差，并以时差计算结果为依据，确定校时时刻、校时方式及校时量，确保航天器的时间准确。

在载人航天领域，天宫、神舟在轨运行期间，主要通过地面站进行跟踪测控，数据直接下传到地面站，地面站对数据进行解析再发往飞控中心，涉及链路环节较少，主要通过一步计算器地/船地时差即可满足校时要求。在嫦娥四号深空探测任务中，嫦娥四号探测器由于在月球背面，只能通过中继星链路转发到地面站，地面站对数据进行解析再发往飞控中心，涉及链路环节较多，而且天地链路时延大，需要通过计算探测器与中继星之间的时差、中继星与地面的时差，然后在此基础上建立探测器与地面的时差计算模型。在未来火星等深空探测任务中，天地时延更大，火星车等探测器数据传输同样需要借助环绕器等转发到地面，时差计算尤为重要，需要合理建立多器联合时差计算模型。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种基于多航天器的天地时差的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质处理器，以解决现有技术中缺乏一种高精度的基于多航天器的天地时差的确定方法的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种基于多航天器的天地时差的确定方法，包括：获取器上时间、星上时间和地上时间，所述器上时间为目标探测器的数据包中的时间，所述星上时间为中继卫星的所述数据包中的所述时间，所述地上时间为地面站的所述数据包中的所述时间，所述目标探测器、所述中继卫星与所述地面站构成数据传输链路，所述中继卫星至少用于接收所述目标探测器的所述数据包且将所述目标探测器的所述数据包转发至所述地面站；获取所述数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个所述节点之间的空间时延，所述节点包括所述目标探测器、至少一个所述中继卫星和所述地面站；根据所述器上时间、所述星上时间、所述地上时间、各个所述节点上的时延以及相邻的两个所述节点之间的所述空间时延，确定天地时差，所述天地时差为所述目标探测器与所述地面站之间的时差。

进一步地，所述星上时间包括第一星上时间和第二星上时间，获取器上时间、星上时间和地上时间，包括：获取所述器上时间和所述第一星上时间，所述器上时间和所述第一星上时间分别为所述地面站解调出的最相邻的所述目标探测器的数据包中的时间和所述中继卫星的数据包中的时间，所述目标探测器的数据包为所述中继卫星转发至所述地面站的所述目标探测器的数据包；获取第二星上时间，所述第二星上时间为所述中继卫星的所述数据包中的预定帧数据的所述时间；获取地上时间，所述地上时间为将所述中继卫星的所述数据包中的所述预定帧数据下传至所述地面站的所述时间。

进一步地，获取所述数据传输链路上的各个所述节点上的时延，包括：获取器上时延、星上时延和地上时延，所述器上时延包括所述目标探测器对所述目标探测器的所述数据包的下传时延，所述星上时延包括星上转发时延和星上下传时延，所述星上转发时延包括所述中继卫星对所述目标探测器的所述数据包的转发时延，所述星上下传时延包括所述中继卫星对所述中继卫星的所述数据包的所述下传时延，所述地上时延包括所述地面站对接收到的所述中继卫星的所述数据包的解调时延。

进一步地，获取所述数据传输链路上相邻的两个所述节点之间的所述空间时延，包括：获取器星空间时延和星地空间时延，所述器星空间时延为射频信号从所述目标探测器传输至所述中继卫星的所述空间时延，所述星地空间时延为所述射频信号从所述中继卫星传输至所述地面站的所述空间时延。

进一步地，根据所述器上时间、所述星上时间、所述地上时间、各个所述节点上的时延以及相邻的两个所述节点之间的所述空间时延，确定天地时差，包括：根据所述器上时间、所述第一星上时间、所述器上时延、所述星上转发时延和所述器星空间时延确定器星时差，所述器星时差为所述目标探测器与所述中继卫星之间的时差；根据所述第二星上时间、所述地上时间、所述星上下传时延、所述地上时延和所述星地空间时延确定星地时差，所述星地时差为所述中继卫星与所述地面站之间的时差；根据所述器星时差和所述星地时差确定器地时差，所述器地时差为所述天地时差。

进一步地，将所述器上时间定义为t1，将所述第一星上时间定义为t2，将所述第二星上时间定义为t4，将所述地上时间定义为t3，将所述器上时延定义为δt1、将所述星上转发时延定义为δt2、将所述地上时延定义为δt3，将所述星上下传时延定义为δt4，将所述器星空间时延定义为δt1，将所述星地空间时延定义为δt2，将所述器星时差为定义t1，将所述星地时差定义为t2，将所述器地时差定义为t，确定所述器星时差，包括：根据第一公式确定所述器星时差，所述第一公式为t1＝t2-t1-(δt1 δt2 δt1)；确定所述星地时差，包括：根据第二公式确定所述星地时差，所述第二公式为t2＝t3-t4-(δt3 δt4 δt2)；确定所述器地时差，包括：根据第三公式确定所述器地时差，所述第三公式为t＝t1 t2。

进一步地，确定所述器星时差，还包括：获取第一预定时间段内的多个预定器星时差；采用最小二乘算法对多个所述预定器星时差进行计算，确定所述器星时差；确定所述星地时差，还包括：获取第二预定时间段内的多个预定星地时差；采用最小二乘算法对多个所述预定星地时差进行计算，确定所述星地时差。

进一步地，确定所述器地时差，包括：校准所述星地时差，使所述星地时差置零；确定当前的所述器星时差为所述器地时差。

进一步地，获取所述第二星上时间和所述地上时间，包括：将所述中继卫星的所述数据包中的所述预定帧数据的预定位置标记为所述第二星上时间；将标记有所述第二星上时间的所述预定帧数据传输至所述地面站；所述地面站解调出所述预定帧数据，并将解调出的所述预定帧数据的所述预定位置标记为所述地上时间。

根据本申请的另一个方面，提供了一种基于多探测器的天地时差的确定装置，包括：第一获取单元，获取器上时间、星上时间和地上时间，所述器上时间为目标探测器的数据包中的时间，所述星上时间为中继卫星的所述数据包中的所述时间，所述地上时间为地面站的所述数据包中的所述时间，所述目标探测器、所述中继卫星与所述地面站构成数据传输链路，所述中继卫星至少用于接收所述目标探测器的所述数据包且将所述目标探测器的所述数据包转发至所述地面站；第二获取单元，用于获取所述数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个所述节点之间的空间时延，所述节点包括所述目标探测器、至少一个所述中继卫星和所述地面站；确定单元，用于根据所述器上时间、所述星上时间、所述地上时间、各个所述节点上的时延以及相邻的两个所述节点之间的所述空间时延，确定天地时差，所述天地时差为所述目标探测器与所述地面站之间的时差。

根据本申请的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的确定方法。

根据本申请的再一个方面，提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任意一种所述的确定方法。

应用本申请的技术方案，通过获取器上时间、星上时间和地上时间，获取数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个节点之间的空间时延，再根据器上时间、星上时间、地上时间、各个节点上的时延以及相邻的两个节点之间的空间时延，确定天地时差，实现了基于多航天器的天地时差的精确测量，解决了缺乏一种高精度的基于多航天器的天地时差的确定方法的问题，且本方案是一种分布式-分解式的天地时差计算模型，实现了对多航天传输的数据链路的正确分解，通过理论计算和实验测试，构建了精确的天地时差计算模型，且该方案计算简单、易于软件实现以及通用性强。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请实施例的一种基于多航天器的天地时差的确定方法流程图；

图2示出了根据本申请实施例的一种基于多航天器的天地时差的确定装置示意图；以及

图3示出了根据本申请实施例的一种星上时间和地上时间示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

卫星地面站：任何一条卫星通信线路都包括发端和收端地面站、上行和下行线路以及通信卫星转发器，地面站是卫星通信系统的一个重要的组成部分，地面站的基本作用是向卫星发射信号，同时接受由其他地面站经卫星转发来的信号。

中继卫星：是通信卫星中的一种，主要用于数据的传输，其特点是数据传输量大，中继卫星被称为“卫星的卫星”，可为卫星、飞船等航天器提供数据的中继和测控服务，极大提高各类卫星使用效益和应急能力，能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传，为应对重大自然灾害赢得更多预警时间。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中缺乏一种高精度的基于多航天器的天地时差的确定方法，为解决如上缺乏一种高精度的基于多航天器的天地时差的确定方法的问题，本申请的实施例提供了一种基于多航天器的天地时差的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质与处理器。

根据本申请的实施例，提供了一种基于多航天器的天地时差的确定方法。

图1是根据本申请实施例的基于多航天器的天地时差的确定方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤s101，获取器上时间、星上时间和地上时间，上述器上时间为目标探测器的数据包中的时间，上述星上时间为中继卫星的上述数据包中的上述时间，上述地上时间为地面站的上述数据包中的上述时间，上述目标探测器、上述中继卫星与上述地面站构成数据传输链路，上述中继卫星至少用于接收上述目标探测器的上述数据包且将上述目标探测器的上述数据包转发至上述地面站；

步骤s102，获取上述数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个上述节点之间的空间时延，上述节点包括上述目标探测器、至少一个上述中继卫星和上述地面站；

步骤s103，根据上述器上时间、上述星上时间、上述地上时间、各个上述节点上的时延以及相邻的两个上述节点之间的上述空间时延，确定天地时差，上述天地时差为上述目标探测器与上述地面站之间的时差。

上述方案中，通过获取器上时间、星上时间和地上时间，获取数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个节点之间的空间时延，再根据器上时间、星上时间、地上时间、各个节点上的时延以及相邻的两个节点之间的空间时延，确定天地时差，实现了基于多航天器的天地时差的精确测量，解决了缺乏一种高精度的基于多航天器的天地时差的确定方法的问题，且本方案是一种分布式-分解式的天地时差计算模型，实现了对多航天传输的数据链路的正确分解，通过理论计算和实验测试，构建了精确的天地时差计算模型，且该方案计算简单、易于软件实现以及通用性强。

需要说明的是，由于数据在探测器和中继卫星的测控设备中(如固态放大器、变频器、电缆、天线、波导开关等)近似为光速传输，传输路径距离较短，对于时延分析来说，可以忽略不计。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本申请的一种实施例，上述星上时间包括第一星上时间和第二星上时间，获取器上时间、星上时间和地上时间，包括：获取上述器上时间和上述第一星上时间，上述器上时间和上述第一星上时间分别为上述地面站解调出的最相邻的上述目标探测器的数据包中的时间和上述中继卫星的数据包中的时间，上述目标探测器的数据包为上述中继卫星转发至上述地面站的上述目标探测器的数据包；获取第二星上时间，上述第二星上时间为上述中继卫星的上述数据包中的预定帧数据的上述时间；获取地上时间，上述地上时间为将上述中继卫星的上述数据包中的上述预定帧数据下传至上述地面站的上述时间，中继卫星起到转发目标探测器的数据包的作用，且中继卫星将自己的数据包发送至地面站，地面站会不断地接收到中继卫星转发的目标探测器的数据包以及中继卫星发送的自己的数据包，地面站将最邻近的数据包中的时间记为器上时间和第一星上时间，可实现器上时间和第一星上时间的准确确定；中继卫星将自己的数据包发送至地面站，地面站解调出中继卫星中的携带第二星上时间的预定帧数据，且相应地标注出地上时间，可实现第二星上时间和地上时间的准确确定，进一步地提高了天地时差的确定方法的精度。

本申请的又一种实施例，获取上述数据传输链路上的各个上述节点上的时延，包括：获取器上时延、星上时延和地上时延，上述器上时延包括上述目标探测器对上述目标探测器的上述数据包的下传时延，上述星上时延包括星上转发时延和星上下传时延，上述星上转发时延包括上述中继卫星对上述目标探测器的上述数据包的转发时延，上述星上下传时延包括上述中继卫星对上述中继卫星的上述数据包的下传时延，上述地上时延包括上述地面站对接收到的上述中继卫星的上述数据包的解调时延，上述器上时延还包括目标探测器数管系统采集封装、打包以及遥测处理模块发出遥测数据部分的处理时延，可通过计算测试得到，上述星上转发时延还包括中继卫星对目标探测器的上述数据包的重新打包的时延，可通过计算测试得到，上述星上下传时延还包括中继卫星数管系统采集封装、打包以及遥测处理模块发出遥测数据部分的处理时延，可通过计算测试得到，上述地上时延还包括地面站对接收到的上述中继卫星的上述数据包的解码时延，通过对器上时延、星上时延和地上时延的准确确定，进一步地提高了天地时差的确定方法的精度。

一种具体的实施方式中，星上时延由星上数管组帧、信道编码、psk调制、测控发射机pm调制、固放、星上电缆、天线等过程和设备引起，可通过测量获得；地上时延由地面接收设备中的衰减器、下变频器、设备间连接电缆、基带设备pm解调、psk解调、信道解码等过程引起，可通过地面测量获得。

本申请的另一种实施例，获取上述数据传输链路上相邻的两个上述节点之间的上述空间时延，包括：获取器星空间时延和星地空间时延，上述器星空间时延为射频信号从上述目标探测器传输至上述中继卫星的上述空间时延，上述星地空间时延为上述射频信号从上述中继卫星传输至上述地面站的上述空间时延，射频信号传输速度约为光速，即30万km/s，假如中继卫星与目标探测器的最大距离约为x1万km，则器星空间时延为x1/30s，假如中继卫星与地面的最大距离约为x2万km，则星地空间时延为x2/30s，通过对器星空间时延和星地空间时延的精确确定，进一步地提高了天地时差的确定方法的精度。

本申请的一种实施例，根据上述器上时间、上述星上时间、上述地上时间、各个上述节点上的时延以及相邻的两个上述节点之间的上述空间时延，确定天地时差，包括：根据上述器上时间、上述第一星上时间、上述器上时延、上述星上转发时延和上述器星空间时延确定器星时差，上述器星时差为上述目标探测器与上述中继卫星之间的时差；根据上述第二星上时间、上述地上时间、上述星上下传时延、上述地上时延和上述星地空间时延确定星地时差，上述星地时差为上述中继卫星与上述地面站之间的时差；根据上述器星时差和上述星地时差确定器地时差，上述器地时差为上述天地时差，通过对器星时差和星地时差的精确确定，进一步地提高了天地时差的确定方法的精度。

本申请的再一种实施例，将上述器上时间定义为t1，将上述第一星上时间定义为t2，将上述第二星上时间定义为t4，将上述地上时间定义为t3，将上述器上时延定义为δt1、将上述星上转发时延定义为δt2、将上述地上时延定义为δt3，将上述星上下传时延定义为δt4，将上述器星空间时延定义为δt1，将上述星地空间时延定义为δt2，将上述器星时差为定义t1，将上述星地时差定义为t2，将上述器地时差定义为t，确定上述器星时差，包括：根据第一公式确定上述器星时差，上述第一公式为t1＝t2-t1-(δt1 δt2 δt1)；确定上述星地时差，包括：根据第二公式确定上述星地时差，上述第二公式为t2＝t3-t4-(δt3 δt4 δt2)；确定上述器地时差，包括：根据第三公式确定上述器地时差，上述第三公式为t＝t1 t2，该方案计算过程清晰、逻辑简单，便于软件实现，通过第一公式、第二公式和第三公式实现了天地时差的精确确定。

为了更准确地确定器星时差和星地时差，本申请的一种实施例中，确定上述器星时差，还包括：获取第一预定时间段内的多个预定器星时差；采用最小二乘算法对多个上述预定器星时差进行计算，确定上述器星时差；确定上述星地时差，还包括：获取第二预定时间段内的多个预定星地时差；采用最小二乘算法对多个上述预定星地时差进行计算，确定上述星地时差。通过采集一段时间内的多个预定器星时差，然后采用最小二乘算法对多个预定器星时差进行计算得到器星时差，可以实现器星时差的准确确定，同理，实现了星地时差的准确确定。

具体地，器星时差和星地时差的一种通用的计算方法为：设同一帧遥测数据或同一时刻发射方a时间记为ta，接收方b时间记为tb，发射方自身产生的时延记为δta，接收方自身产生的时延记为δtb，发射方到接收方产生的传输链路时延(即发射方与接收方之间的空间时延)记为δtdist则：

δt＝tb-ta

测量值δt由以下部分组成：ab时差δtab、发射方设备时延δta、接收方设备时δtb、ab链路传输时延δtdist，则

δt＝tb-ta＝δtab (δta δtb δtdist)

从以上公式可得到ab时差δtab计算公式如下：

δtab＝tb-ta-(δta δtb δtdist)

其中δta δtb可通过测试得到，设为常数a，则

δtab＝tb-ta-a-δtdist

在软件实现过程，需要持续收集一段时间积累数据进行计算，对该段数据进行数据拟合，数据经处理后，得到两个数组：时间序列{xi}、ab时差序列{δti}。其中时间序列x＝tb-ta-a-δtdist，ab时差序列δt＝δtab。

令yi＝δti，

计算时考虑器上时间和星上时间的一阶漂移，以如下的一次函数表示y与x之间的关系：

y＝ax b

如果(xi，yi)在直线y＝ax b上，相应地应该有yi＝axi b；

如果(xi，yi)不在直线y＝ax b上，那么yi-axi-b＝εi，εi≠0。

用最小二乘法求a、b，即求a、b使得最小，得：

其中，参数a为器上时间或星上时间的一阶漂移量，b为初始时间偏差，通过以上最小二乘法可算出a、b，即可计算得到某一时刻x对应的器星时差y或者星地时差y。具体地，在计算器星时差时，发射方a为中继卫星，ta为星上时间，δta为星上时延，δtdist为器星空间时延，接收方b为目标探测器，tb为器上时间，δtb为器上时延；在计算星地时差时，发射方a为地面站，ta为地上时间，δta为地上时延，δtdist为星地空间时延，接收方b为中继卫星，tb为星上时间，δtb为星上时延，所以采用以上通用的计算方法可以准确计算出器星时差和星地时差，进一步地保证了器地时差的准确性。

具体地，上述第一预定时间段可以为5s、10s、15s、1min和5min等。

具体地，上述第二预定时间段可以为5s、10s、15s、1min和5min等。

一种优选的实施方式中，确定上述器地时差，包括：校准上述星地时差，使上述星地时差置零；确定当前的上述器星时差为上述器地时差。即以中继卫星的时间为基准，在计算器地时差前，首先对中继卫星进行校时，将星地时差消除，可直接计算器星时差，以器星时差作为器地时差，对目标探测器进行校时。该方案主要是以中继卫星时间为基准，目标探测器与中继卫星时间进行校准，该方法在对目标探测器校时时，只需计算目标探测器与中继卫星之间时差即可，可减少分别计算器星时差和星地时差非一致性带来的误差，故实际应用中优选该方案。

本申请的一种实施例，获取上述第二星上时间和上述地上时间，包括：将上述中继卫星的上述数据包中的上述预定帧数据的预定位置标记为上述第二星上时间；将标记有上述第二星上时间的上述预定帧数据传输至上述地面站；上述地面站解调出上述预定帧数据，并将解调出的上述预定帧数据的上述预定位置标记为上述地上时间，如图3所示，第二星上时间会在星上组帧完成后将其打包在数据帧头中，如图3中第二星上时间，数据帧头中还包括同步序列和航天器标识等，数据域中除数据帧头外还包括数据单元和校验码，数据中包括应用包头和数据域，地面站在封装组帧中会将地上时间一同打包到封装包中的应用包头中，应用包头中还包括版本、任务标志、信源地址、信宿地址、发送日期和数据域长度等。

本申请实施例还提供了一种基于多航天器的天地时差的确定装置，需要说明的是，本申请实施例的基于多航天器的天地时差的确定装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于基于多航天器的天地时差的确定方法。以下对本申请实施例提供的基于多航天器的天地时差的确定装置进行介绍。

图2是根据本申请实施例的基于多航天器的天地时差的确定装置的示意图。如图2所示，该装置包括：

第一获取单元10，获取器上时间、星上时间和地上时间，上述器上时间为目标探测器的数据包中的时间，上述星上时间为中继卫星的上述数据包中的上述时间，上述地上时间为地面站的上述数据包中的上述时间，上述目标探测器、上述中继卫星与上述地面站构成数据传输链路，上述中继卫星至少用于接收上述目标探测器的上述数据包且将上述目标探测器的上述数据包转发至上述地面站；

第二获取单元20，用于获取上述数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个上述节点之间的空间时延，上述节点包括上述目标探测器、至少一个上述中继卫星和上述地面站；

确定单元30，用于根据上述器上时间、上述星上时间、上述地上时间、各个上述节点上的时延以及相邻的两个上述节点之间的上述空间时延，确定天地时差，上述天地时差为上述目标探测器与上述地面站之间的时差。

上述方案中，第一获取单元获取器上时间、星上时间和地上时间，第二获取单元获取数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个节点之间的空间时延，确定单元根据器上时间、星上时间、地上时间、各个节点上的时延以及相邻的两个节点之间的空间时延，确定天地时差，实现了基于多航天器的天地时差的精确测量，解决了缺乏一种高精度的基于多航天器的天地时差的确定装置的问题，且本方案是一种分布式-分解式的天地时差计算模型，实现了对多航天传输的数据链路的正确分解，通过理论计算和实验测试，构建了精确的天地时差计算模型，且该方案计算简单、易于软件实现以及通用性强。

需要说明的是，由于数据在探测器和中继卫星的测控设备中(如固态放大器、变频器、电缆、天线、波导开关等)近似为光速传输，传输路径距离较短，对于时延分析来说，可以忽略不计。

本申请的一种实施例，上述星上时间包括第一星上时间和第二星上时间，第一获取单元包括第一获取模块、第二获取模块和第三获取模块，第一获取模块用于获取上述器上时间和上述第一星上时间，上述器上时间和上述第一星上时间分别为上述地面站解调出的最相邻的上述目标探测器的数据包中的时间和上述中继卫星的数据包中的时间，上述目标探测器的数据包为上述中继卫星转发至上述地面站的上述目标探测器的数据包；第二获取模块用于获取第二星上时间，上述第二星上时间为上述中继卫星的上述数据包中的预定帧数据的上述时间；第三获取模块用于获取地上时间，上述地上时间为将上述中继卫星的上述数据包中的上述预定帧数据下传至上述地面站的上述时间，中继卫星起到转发目标探测器的数据包的作用，且中继卫星将自己的数据包发送至地面站，地面站会不断地接收到中继卫星转发的目标探测器的数据包以及中继卫星发送的自己的数据包，地面站将最邻近的数据包中的时间记为器上时间和第一星上时间，可实现器上时间和第一星上时间的准确确定；中继卫星将自己的数据包发送至地面站，地面站解调出中继卫星中的携带第二星上时间的预定帧数据，且相应地标注出地上时间，可实现第二星上时间和地上时间的准确确定，进一步地提高了天地时差的确定装置的精度。

本申请的又一种实施例，第二获取单元还用于获取器上时延、星上时延和地上时延，上述器上时延包括上述目标探测器对上述目标探测器的上述数据包的下传时延，上述星上时延包括星上转发时延和星上下传时延，上述星上转发时延包括上述中继卫星对上述目标探测器的上述数据包的转发时延，上述星上下传时延包括上述中继卫星对上述中继卫星的上述数据包的下传时延，上述地上时延包括上述地面站对接收到的上述中继卫星的上述数据包的解调时延，上述器上时延还包括目标探测器数管系统采集封装、打包以及遥测处理模块发出遥测数据部分的处理时延，可通过计算测试得到，上述星上转发时延还包括中继卫星对目标探测器的上述数据包的重新打包的时延，可通过计算测试得到，上述星上下传时延还包括中继卫星数管系统采集封装、打包以及遥测处理模块发出遥测数据部分的处理时延，可通过计算测试得到，上述地上时延还包括地面站对接收到的上述中继卫星的上述数据包的解码时延，通过对器上时延、星上时延和地上时延的准确确定，进一步地提高了天地时差的确定装置的精度。

本申请的另一种实施例，第二获取单元还用于获取器星空间时延和星地空间时延，上述器星空间时延为射频信号从上述目标探测器传输至上述中继卫星的上述空间时延，上述星地空间时延为上述射频信号从上述中继卫星传输至上述地面站的上述空间时延，射频信号传输速度约为光速，即30万km/s，假如中继卫星与目标探测器的最大距离约为x1万km，则器星空间时延为x1/30s，假如中继卫星与地面的最大距离约为x2万km，则星地空间时延为x2/30s，通过对器星空间时延和星地空间时延的精确确定，进一步地提高了天地时差的确定装置的精度。

本申请的一种实施例，确定单元包括第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块，第一确定模块用于根据上述器上时间、上述第一星上时间、上述器上时延、上述星上转发时延和上述器星空间时延确定器星时差，上述器星时差为上述目标探测器与上述中继卫星之间的时差；第二确定模块用于根据上述第二星上时间、上述地上时间、上述星上下传时延、上述地上时延和上述星地空间时延确定星地时差，上述星地时差为上述中继卫星与上述地面站之间的时差；第三确定模块用于根据上述器星时差和上述星地时差确定器地时差，上述器地时差为上述天地时差，通过对器星时差和星地时差的精确确定，进一步地提高了天地时差的确定装置的精度。

本申请的再一种实施例，将上述器上时间定义为t1，将上述第一星上时间定义为t2，将上述第二星上时间定义为t4，将上述地上时间定义为t3，将上述器上时延定义为δt1、将上述星上转发时延定义为δt2、将上述地上时延定义为δt3，将上述星上下传时延定义为δt4，将上述器星空间时延定义为δt1，将上述星地空间时延定义为δt2，将上述器星时差为定义t1，将上述星地时差定义为t2，将上述器地时差定义为t，第一确定模块还用于根据第一公式确定上述器星时差，上述第一公式为t1＝t2-t1-(δt1 δt2 δt1)；第二确定模块还用于根据第二公式确定上述星地时差，上述第二公式为t2＝t3-t4-(δt3 δt4 δt2)；第三确定模块还用于根据第三公式确定上述器地时差，上述第三公式为t＝t1 t2，该方案计算过程清晰、逻辑简单，便于软件实现，通过第一公式、第二公式和第三公式实现了天地时差的精确确定。

为了更准确地确定器星时差和星地时差，本申请的一种实施例中，第一确定模块还用于获取第一预定时间段内的多个预定器星时差；采用最小二乘算法对多个上述预定器星时差进行计算，确定上述器星时差；第二确定模块还用于获取第二预定时间段内的多个预定星地时差；采用最小二乘算法对多个上述预定星地时差进行计算，确定上述星地时差。通过采集一段时间内的多个预定器星时差，然后采用最小二乘算法对多个预定器星时差进行计算得到器星时差，可以实现器星时差的准确确定，同理，实现了星地时差的准确确定。

具体地，器星时差和星地时差的一种通用的计算方法为：设同一帧遥测数据或同一时刻发射方a时间记为ta，接收方b时间记为tb，发射方自身产生的时延记为δta，接收方自身产生的时延记为δtb，发射方到接收方产生的传输链路时延(即发射方与接收方之间的空间时延)记为δtdist则：

δt＝tb-ta

测量值δt由以下部分组成：ab时差δtab、发射方设备时延δta、接收方设备时δtb、ab链路传输时延δtdist，则

δt＝tb-ta＝δtab (δta δtb δtdist)

从以上公式可得到ab时差δtab计算公式如下：

δtab＝tb-ta-(δta δtb δtdist)

其中δta δtb可通过测试得到，设为常数a，则

δtab＝tb-ta-a-δtdist

在软件实现过程，需要持续收集一段时间积累数据进行计算，对该段数据进行数据拟合，数据经处理后，得到两个数组：时间序列{xi}、ab时差序列{δti}。其中时间序列x＝tb-ta-a-δtdist，ab时差序列δt＝δtab。

令yi＝δti，

计算时考虑器上时间和星上时间的一阶漂移，以如下的一次函数表示y与x之间的关系：

y＝ax b

如果(xi，yi)在直线y＝ax b上，相应地应该有yi＝axi b；

如果(xi，yi)不在直线y＝ax b上，那么yi-axi-b＝εi，εi≠0。

用最小二乘法求a、b，即求a、b使得最小，得：

其中，参数a为器上时间或星上时间的一阶漂移量，b为初始时间偏差，通过以上最小二乘法可算出a、b，即可计算得到某一时刻x对应的器星时差y或者星地时差y。具体地，在计算器星时差时，发射方a为中继卫星，ta为星上时间，δta为星上时延，δtdist为器星空间时延，接收方b为目标探测器，tb为器上时间，δtb为器上时延；在计算星地时差时，发射方a为地面站，ta为地上时间，δta为地上时延，δtdist为星地空间时延，接收方b为中继卫星，tb为星上时间，δtb为星上时延，所以采用以上通用的计算方法可以准确计算出器星时差和星地时差，进一步地保证了器地时差的准确性。

具体地，上述第一预定时间段可以为5s、10s、15s、1min和5min等。

具体地，上述第二预定时间段可以为5s、10s、15s、1min和5min等。

一种优选的实施方式中，第三确定模块还用于校准上述星地时差，使上述星地时差置零；确定当前的上述器星时差为上述器地时差。即以中继卫星的时间为基准，在计算器地时差前，首先对中继卫星进行校时，将星地时差消除，可直接计算器星时差，以器星时差作为器地时差，对目标探测器进行校时。该方案主要是以中继卫星时间为基准，目标探测器与中继卫星时间进行校准，该方法在对目标探测器校时时，只需计算目标探测器与中继卫星之间时差即可，可减少分别计算器星时差和星地时差非一致性带来的误差，故实际应用中优选该方案。

本申请的一种实施例，获取上述第二星上时间和上述地上时间，包括：将上述中继卫星的上述数据包中的上述预定帧数据的预定位置标记为上述第二星上时间；将标记有上述第二星上时间的上述预定帧数据传输至上述地面站；上述地面站解调出上述预定帧数据，并将解调出的上述预定帧数据的上述预定位置标记为上述地上时间，如图3所示，第二星上时间会在星上组帧完成后将其打包在数据帧头中，如图3中第二星上时间，数据帧头中还包括同步序列和航天器标识等，数据域中除数据帧头外还包括数据单元和校验码，数据中包括应用包头和数据域，地面站在封装组帧中会将地上时间一同打包到封装包中的应用包头中，应用包头中还包括版本、任务标志、信源地址、信宿地址、发送日期和数据域长度等。

上述基于多航天器的天地时差的确定装置包括处理器和存储器，上述第一获取单元、第二获取单元和确定单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来提高天地时差的确定精度。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述的基于多航天器的天地时差的确定方法。

本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述基于多航天器的天地时差的确定方法。

本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现至少以下步骤：

步骤s101，获取器上时间、星上时间和地上时间，上述器上时间为目标探测器的数据包中的时间，上述星上时间为中继卫星的上述数据包中的上述时间，上述地上时间为地面站的上述数据包中的上述时间，上述目标探测器、上述中继卫星与上述地面站构成数据传输链路，上述中继卫星至少用于接收上述目标探测器的上述数据包且将上述目标探测器的上述数据包转发至上述地面站；

步骤s102，获取上述数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个上述节点之间的空间时延，上述节点包括上述目标探测器、至少一个上述中继卫星和上述地面站；

步骤s103，根据上述器上时间、上述星上时间、上述地上时间、各个上述节点上的时延以及相邻的两个上述节点之间的上述空间时延，确定天地时差，上述天地时差为上述目标探测器与上述地面站之间的时差。

本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有至少如下方法步骤的程序：

步骤s101，获取器上时间、星上时间和地上时间，上述器上时间为目标探测器的数据包中的时间，上述星上时间为中继卫星的上述数据包中的上述时间，上述地上时间为地面站的上述数据包中的上述时间，上述目标探测器、上述中继卫星与上述地面站构成数据传输链路，上述中继卫星至少用于接收上述目标探测器的上述数据包且将上述目标探测器的上述数据包转发至上述地面站；

步骤s102，获取上述数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个上述节点之间的空间时延，上述节点包括上述目标探测器、至少一个上述中继卫星和上述地面站；

步骤s103，根据上述器上时间、上述星上时间、上述地上时间、各个上述节点上的时延以及相邻的两个上述节点之间的上述空间时延，确定天地时差，上述天地时差为上述目标探测器与上述地面站之间的时差。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的基于多航天器的天地时差的确定方法，通过获取获取器上时间、星上时间和地上时间，获取数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个节点之间的空间时延，再根据器上时间、星上时间、地上时间、各个节点上的时延以及相邻的两个节点之间的空间时延，确定天地时差，实现了基于多航天器的天地时差的精确测量，解决了缺乏一种高精度的基于多航天器的天地时差的确定方法的问题，且本方案是一种分布式-分解式的天地时差计算模型，实现了对多航天传输的数据链路的正确分解，通过理论计算和实验测试，构建了精确的天地时差计算模型，且该方案计算简单、易于软件实现以及通用性强。

2)、本申请的基于多航天器的天地时差的确定装置，第一获取单元获取器上时间、星上时间和地上时间，第二获取单元获取数据传输链路上的各个节点上的时延和相邻的两个节点之间的空间时延，确定单元根据器上时间、星上时间、地上时间、各个节点上的时延以及相邻的两个节点之间的空间时延，确定天地时差，实现了基于多航天器的天地时差的精确测量，解决了缺乏一种高精度的基于多航天器的天地时差的确定装置的问题，且本方案是一种分布式-分解式的天地时差计算模型，实现了对多航天传输的数据链路的正确分解，通过理论计算和实验测试，构建了精确的天地时差计算模型，且该方案计算简单、易于软件实现以及通用性强。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。