一种基于同频模式的高精度星地时间比对方法及系统与流程

技术特征：
1.一种基于同频模式的高精度星地时间比对方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，地面站和航天器分别向对方发射同一频点f1的微波测距信号，获得f1频点的下行观测伪距和上行观测伪距；步骤2，将f1频点下行伪距和上行伪距配对组成双向单程测量伪距组合，计算获得地面站和空间航天器时频设备之间的星地双向相对钟差；步骤3，计算并扣除双向相对钟差计算时的各项误差，实现星地时间同步；所述的各项误差包括设备时延误差、运动时延误差、周期性相对论效应误差和引力时延误差。2.根据权利要求1所述的基于同频模式的高精度星地时间比对方法，其特征在于，所述的双向单程测量伪距组合为地面站和空间航天器相互同时收或发的两个单向测量的组合。3.根据权利要求1所述的基于同频模式的高精度星地时间比对方法，其特征在于，所述伪距的测量距离均采用相位中心，利用提前标定的相位中心结果将精密定轨处理结果分别修正到航天器接收天线和发射天线的相位中心坐标值。4.根据权利要求1所述的基于同频模式的高精度星地时间比对方法，其特征在于，所述的航天器采用不同的微波时频天线a和b对地收发信号，在同频模式下，双向单程测量伪距组合表达为其中，g表示地面站，s表示航天器，c为真空光速，t
snd
和t
rcv
分别为发射和接收时刻，和分别为f1频点的下行测量伪距和f1频点的上行测量伪距；r
a
和r
b
分别为航天器天线a和b的相位中心位置矢量，x
s
和x
g
分别为航天器和地面站钟差，δ
snd
和δ
rcv
为信号发射通道和接收通道的硬件传输时延，δ
rel
为周期性相对论效应等效时延，δ
of
为相位中心偏移等效时延，δ
g
是引力时延，ε为测距噪声。5.根据权利要求1所述的基于同频模式的高精度星地时间比对方法，其特征在于，所述的步骤2中，假设地面站和航天器之间的钟差为δt，则t0时刻的空间航天器与地面站的相对钟差其中，δd为空间距离不一致误差修正量，dx(t,t0)为t时刻到t0时刻的钟差非同时误差修正量,dx
g
和dx
s
分别表示
地面站g和航天器s的钟差非同时误差修正量。6.根据权利要求1所述的基于同频模式的高精度星地时间比对方法，其特征在于，所述的运动时延误差利用精密星历和精密钟差文件将不同时刻和天线位置的同频双向单程观测伪距进行时标归算和运动时延误差修正，距离补偿钟差补偿7.根据权利要求1所述的基于同频模式的高精度星地时间比对方法，其特征在于，所述的周期性相对论效应误差其中，w0为地球大地水准面上的重力势；gm为地球引力常数；a为空间航天器运行的半长轴；r为地球非球形引力势扰动；r为原子钟所处的地心距；τ为原子钟原时。8.根据权利要求1所述的基于同频模式的高精度星地时间比对方法，其特征在于，所述的引力时延误差其中，ρ
g
和ρ
s
分别为地面测站g和航天器s到地心的距离，为地面站g到航天器s的距离。9.一种根据权利要求1所述方法的基于同频模式的高精度星地时间比对系统，包括地面设备和星载设备，其特征在于，所述的地面设备向空间航天器的星载设备发射频点为f1的微波信号，并接收空间航天器星载设备发射的频点为f1的微波信号；所述的星载设备接收地面设备发射的频点为f1的微波信号，并向地面发射频点为f1的微波信号。

技术总结
本发明提供了一种基于同频模式的高精度星地时间比对方法及系统，地面站和航天器分别向对方发射同一频点的微波测距信号，获得下行观测伪距和上行观测伪距；将下行伪距和上行伪距配对组成双向单程测量伪距组合，计算获得地面站和空间航天器时频设备之间的星地双向相对钟差；计算并扣除双向相对钟差计算时的各项误差，实现星地时间同步；所述的各项误差包括设备时延误差、运动时延误差、周期性相对论效应误差和引力时延误差。本发明通过空地双向测量微波链路同频模式有效修正和减小电离层和对流层等误差，实现空间航天器与地面站之间的高精度时间比对，最终实现ps量级的星地时间比对精度。对精度。对精度。


技术研发人员：郭燕铭 张首刚 卢晓春 高帅和 白燕 潘志兵 高玉平
受保护的技术使用者：中国科学院国家授时中心
技术研发日：2021.05.21
技术公布日：2021/11/19