專利名稱：一種多點定位系統(tǒng)高精度同步授時方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種航管監(jiān)視技術(shù)，尤其是ー種多點定位系統(tǒng)高精度同步授時方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的技術(shù)是傳統(tǒng)的多點定位系統(tǒng)采用恒溫鐘振、原子鐘、GNSS、參考應(yīng)答機或信標機進行同歩。恒溫 鐘振秒穩(wěn)高，但長穩(wěn)差，工作時間越長，同步時鐘越差，甚至呈量級的下降；原子鐘的長穩(wěn)較高，但成本高、架設(shè)難度大，其費用遠遠超過系統(tǒng)本身的成本；單一 GNSS不受地形的限制，但同步時鐘精度差、存在短時失效的現(xiàn)象，由其產(chǎn)生的定位精度遠達不到機場場面的需求；信標機授時精度高，但架設(shè)環(huán)境要求苛刻，必須在視距范圍內(nèi)進行架裝，總之，上述任何一種同步方式都或多或少存在缺陷，不能在定位精度、成本費用、架裝難度取得最佳平衡，這現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種多點定位系統(tǒng)高精度同步授時方法技術(shù)方案，該方案采用采用3G網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)，高精度恒溫馴服鐘振作為系統(tǒng)時間基準本，采用多系統(tǒng)衛(wèi)星接收技術(shù)和多通道接收處理技木，能夠克服了有線光纖組網(wǎng)工程難度大、系統(tǒng)調(diào)試不方便、成本過高的缺陷；降低了由銣原子鐘或銫原子鐘所造成的室外架設(shè)難度；可以有效的避免由于地形影響所帶來的覆蓋盲區(qū)，此外，也可解決任意一系統(tǒng)短時失效的問題；確保系統(tǒng)可靠接收，同時，可減小由仰角不同而造成的同步時鐘誤差。本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的一種多點定位系統(tǒng)高精度同步授時方法，包括有內(nèi)部設(shè)有GNSS授時機的GNSS接收單元和內(nèi)部設(shè)有GNSS授時機的GNSS主控中心控制単元，其特征是
GNSS主控中心單元和GNSS接收單元均連接有3G無線路由器；GNSS主控中心單元與GNSS接收單元之間采用無線3G網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信；
觀測技術(shù)采用多通道接收技術(shù)，可以通過選取仰角的方式，選擇ー個角度，使多臺GNSS授時機在一定觀測角度限制下觀測相同的幾顆衛(wèi)星，達到共視的效果。在系統(tǒng)啟動工作及工作期間，GNSS共視同步授時系統(tǒng)通過如下過程實現(xiàn)各遠端GNSS接收單元之間時鐘同步
①GNSS主控中心單元向各遠端GNSS接收單元發(fā)出查詢命令，查詢各基站上GNSS授時機觀測到的衛(wèi)星偽隨機編碼號(PRN)、其對應(yīng)的仰角和觀測仰角設(shè)置；
②各遠端GNSS接收單元將其觀測的衛(wèi)星PRN和仰角設(shè)置返回給GNSS主控中心單元；
③GNSS主控中心單元將返回結(jié)果和其本身的GNSS授時機觀測結(jié)果進行比對，確認在一定仰角設(shè)置下下共同觀測到的衛(wèi)星，并將該仰角設(shè)置命令發(fā)送給各GNSS授時機，設(shè)置其觀測仰角；④經(jīng)過幾分鐘觀測后，GNSS主控中心単元再次查詢各GNSS授時機觀測到的衛(wèi)星偽距號、其對應(yīng)的仰角和和觀測仰角設(shè)置，當觀測衛(wèi)星數(shù)目相同時，發(fā)出觀測命令，設(shè)置觀測開始的時間；
⑤ー個周期觀測結(jié)束后，各遠端GNSS接收單元將觀測信息發(fā)送給GNSS主控中心単元，GNSS主控中心單元將這些信息作為遠端GNSS接收單元時間同步的比對標準；
⑥GNSS主控中心單元將最終比對參數(shù)作為各遠端GNSS接收單元時鐘同步控制參數(shù)，周期性的傳輸給各遠端GNSS接收單元進行同步時鐘控制。本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在該方案中采用3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)各分站之間共視同步控制數(shù)據(jù)的快速交換，便于各分站之間的快速同步，減少同步誤差，克服了有線光纖組網(wǎng)工程難度大、系統(tǒng)調(diào)試不方便、成本過高等缺陷；采用多通道接收技術(shù)，利用先驗知識所得出的統(tǒng)計特征控制同步參數(shù)，顯著減少由多徑效應(yīng)、大氣折射、電離層或?qū)α鲗佣斐傻耐綍r延誤差。 由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實質(zhì)性特點和進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。


圖I為本發(fā)明具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖2為多通道接收共視技術(shù)原理框圖3為GNSS個單元布站拓撲圖。
具體實施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過ー個具體實施方式
，并結(jié)合其附圖，對本方案進行闡述。通過圖I可看出本方案的GNSS主控中心單元和GNSS接收單元均連接有3G無線路由器；GNSS主控中心単元與GNSS接收單元之間采用無線3G網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信。觀測技術(shù)采用多通道接收技術(shù)，可以通過選取仰角的方式，選擇ー個角度，使多臺GNSS授時機在一定觀測角度限制下觀測相同的幾顆衛(wèi)星，達到共視的效果。在系統(tǒng)啟動工作及工作期間，GNSS共視同步授時系統(tǒng)通過如下過程實現(xiàn)各遠端GNSS接收單元之間時鐘同步
①GNSS主控中心單元向各遠端GNSS接收單元發(fā)出查詢命令，查詢各基站上GNSS授時機觀測到的衛(wèi)星偽隨機編碼號(PRN)、其對應(yīng)的仰角和觀測仰角設(shè)置。②各遠端GNSS接收單元將其觀測的衛(wèi)星PRN和仰角設(shè)置返回給GNSS主控中心單
J Li ο③GNSS主控中心單元將返回結(jié)果和其本身的GNSS授時機觀測結(jié)果進行比對，確認在一定仰角設(shè)置下下共同觀測到的衛(wèi)星，并將該仰角設(shè)置命令發(fā)送給各GNSS授時機，設(shè)置其觀測仰角。④經(jīng)過幾分鐘觀測后，GNSS主控中心単元再次查詢各GNSS授時機觀測到的衛(wèi)星偽距號、其對應(yīng)的仰角和和觀測仰角設(shè)置，當觀測衛(wèi)星數(shù)目相同時，發(fā)出觀測命令，設(shè)置觀測開始的時間。
⑤ー個周期觀測結(jié)束后，各遠端GNSS接收單元將觀測信息發(fā)送給GNSS主控中心單元，GNSS主控中心單元將這些信息作為遠端GNSS接收單元時間同步的比對標準。⑥GNSS主控中心單元將最終比對參數(shù)作為各遠端GNSS接收單元時鐘同步控制參數(shù)，周期性的傳輸給各遠端GNSS接收單元進行同步時鐘控制。通過圖2可看出在一顆全球定位衛(wèi)星的視角內(nèi)，地球上任何兩個地點的原子鐘可以利用同一時間收到的同一顆衛(wèi)星的時間信號進行時間頻率比對。由于GNSS授時機采用多通道接收技術(shù)，可以通過選取仰角的方式，選擇ー個角度，使多臺GNSS授時機在一定觀測角度限制下觀測相同的幾顆衛(wèi)星，達到共視的效果。設(shè)A地點的鐘時間為tA，B地點的鐘時間為tB，GNSS時間為tfflSS。A、B兩地測量原理(沒考慮對時延誤差修正)如下兩地的GNSS時間接收機在同ー個共視時間表作用下，在同一時刻接收同一顆衛(wèi)星信號，接收機輸出代表GNSS時間的秒 脈沖，送至接收機內(nèi)置的時間間隔計數(shù)器，與本地高精度馴服鐘(OCXO)輸出的秒脈沖比較，得到A地時亥Ij tA與tGNSS差Δ t湖ss。同時，在B地得到tB與tGNSS的差Δ t臓。B地的數(shù)據(jù)可通過通信網(wǎng)傳到A地的計算機中，然后兩式相減可得兩臺原子鐘之間的時間差。Δ tAGNSS— tA—tGNSS. Δ tBGNSS. -tB ~tGNSS,( I )
^ ^agnss~^ tBGNSS— tA~tGNSS— tB+ tGNSS- tA — tB-Δ(2)
若在某一時刻測得AtAB (h)，經(jīng)過一段時間τ，即ti+τ時刻測的(h+τ)，則用下式可求出兩臺鐘在τ時間內(nèi)平均相對頻率偏差
^■) — ^(fI + ")⑶
ττ
采用此平均相對頻率偏差可對每次多點定位系統(tǒng)中的目標數(shù)據(jù)的時戳進行修正，以獲取高精度的TD0A。當兩個站點距離不遠時，GNSS共視技術(shù)可以消除如下誤差
①同一顆衛(wèi)星星鐘誤差。②部分消除衛(wèi)星的位置誤差。③部分消除了對流層和電離層的誤差
通過圖3可看出在多點定位系統(tǒng)中，至少有四個站才能對目標進行3維定位，每個站的視距決定著多點定位系統(tǒng)的視距，為了獲取最大范圍的目標覆蓋，步站方式采用矩形布站，GNSS主控中心単元位于矩形中心，遠端GNSS接收單元位于矩形四角，各遠端GNSS接收單元與GNSS中心主控單元相距10KM。
權(quán)利要求
1.一種多點定位系統(tǒng)高精度同步授時方法，包括有內(nèi)部設(shè)有GNSS授時機的GNSS接收單元和內(nèi)部設(shè)有GNSS授時機的GNSS主控中心控制單元，其特征是GNSS主控中心單元和GNSS接收單元均連接有3G無線路由器；GNSS主控中心單元與GNSS接收單元之間采用無線3G網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信；觀測技術(shù)采用多通道接收技術(shù)，可以通過選取仰角的方式，選擇ー個角度，使多臺GNSS授時機在一定觀測角度限制下觀測相同的幾顆衛(wèi)星，達到共視的效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種多點定位系統(tǒng)高精度同步授時方法，其特征是在系統(tǒng)啟動工作及工作期間，GNSS共視同步授時系統(tǒng)通過如下過程實現(xiàn)各遠端GNSS接收單元之間時鐘同步①GNSS主控中心單元向各遠端GNSS接收單元發(fā)出查詢命令，查詢各基站上GNSS授時機觀測到的衛(wèi)星偽隨機編碼號(PRN)、其對應(yīng)的仰角和觀測仰角設(shè)置；②各遠端GNSS接收單元將其觀測的衛(wèi)星PRN和仰角設(shè)置返回給GNSS主控中心單元；③GNSS主控中心單元將返回結(jié)果和其本身的GNSS授時機觀測結(jié)果進行比對，確認在一定仰角設(shè)置下下共同觀測到的衛(wèi)星，并將該仰角設(shè)置命令發(fā)送給各GNSS授時機，設(shè)置其觀測仰角；④經(jīng)過幾分鐘觀測后，GNSS主控中心単元再次查詢各GNSS授時機觀測到的衛(wèi)星偽距號、其對應(yīng)的仰角和和觀測仰角設(shè)置，當觀測衛(wèi)星數(shù)目相同時，發(fā)出觀測命令，設(shè)置觀測開始的時間；⑤ー個周期觀測結(jié)束后，各遠端GNSS接收單元將觀測信息發(fā)送給GNSS主控中心単元，GNSS主控中心單元將這些信息作為遠端GNSS接收單元時間同步的比對標準；⑥GNSS主控中心單元將最終比對參數(shù)作為各遠端GNSS接收單元時鐘同步控制參數(shù)，周期性的傳輸給各遠端GNSS接收單元進行同步時鐘控制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多點定位系統(tǒng)高精度同步授時方法的技術(shù)方案，該方案采用采用3G網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng),高精度恒溫馴服鐘振作為系統(tǒng)時間基準本,采用多系統(tǒng)衛(wèi)星接收技術(shù)和多通道接收處理技術(shù)，能夠克服了有線光纖組網(wǎng)工程難度大、系統(tǒng)調(diào)試不方便、成本過高的缺陷；降低了由銣原子鐘或銫原子鐘所造成的室外架設(shè)難度；可以有效的避免由于地形影響所帶來的覆蓋盲區(qū)，此外，也可解決任意一系統(tǒng)短時失效的問題；確保系統(tǒng)可靠接收，同時，可減小由仰角不同而造成的同步時鐘誤差。
文檔編號H04W56/00GK102830405SQ20121031124
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者李 榮, 李建秋, 張中南, 曹飛 申請人:四川九洲空管科技有限責任公司