基于地面测量的卫星导航系统时间同步技术研究

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1、第29卷第1期2010年2月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．29NO．1Feb．2010基于地面测量的卫星导航系统时间同步技术研究’尹大伟1，陈忠责1’2，朱俊1，文援兰1，廖瑛1(1．国防科技大学航天与材料工程学院·湖南长沙·410073；2．中国空间技术研究院·北京·100094)摘要：根据卫星导航系统地面观测数据的特点，建立了站问和星地时间同步的状态空间方程和量测方程，设计了序列Kalman滤波算法，综合利用时间同步观测数据及伪距观测数据，求

2、解出监测站及导航卫星钟差。通过仿真计算表明，本文所建立的模型及设计的序列Kalman滤波算法，提高了卫星导航系统站闯和星地时间同步的精度，具有一定的应用价值。关键词：卫星导航系统；时间同步；Kalman滤波；钟差中图分类号：V474．25：P127．11文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)01—0073—06ResearchonTimeSynchronizationTechnologyofSatelliteNavigationSystemBasedonGroundObservation

3、sYINDa-weil，CHENZhong—guil”，ZHUJunl，WENYuan—lanl，LIAOYin91(1．CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NUDT，Changsha，HunanProvince410073；2．ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094)Abstract：State-spaceequationsandmeasurementequationsareestablishedbasedo

4、ngroundobservationstoestablishtimesynchronizationamongsatellitesandgroundstationsbasedonfeaturesofgroundobservationdata．SequentKalmanfilteralgorithmisdesignedtogetsatelliteclockbiasusingbothtimesynchronizationandpseudo-rangeob—servationdata．Simulationres

5、ultsshowthattimesynchronizationisimplementedaccuratelywiththeestablishedmodelandsequentKalmanfilteralgorithm．Keywords：SatelliteNavigationSystem；TimeSynchronization；KalmanFilter；ClockBias0引言地面用户在使用导航卫星广播星历进行定位时，需要卫星提供准确的卫星钟差，目前的卫星导航系统如GPS等，卫星钟差的获得主要通过时间同步

6、技术实现[1]。时间同步是卫星导航定位系统的一项基本性能，直接影响系统导航、定位和授时精度，是导航系统设计的关键技术之一。实现时间同步技术主要有2种方法：①根据地面测量数据实现时间同步L2。o；②通过导航卫星星间测量数据实现自主时间同步睁8‘。目前，卫星导航系统往往采用星地时间同步和站间时间同步的方法，通过导航主控中心计算卫星钟差参数，然后将钟差参数通过导航电文播发给用户，用户通过钟差修正参数和修正模型进行钟差计算和修正。本文主要研究基于卫星导航系统地面站测量的同步观测数据和伪距观测数据，通过Kalma

7、n滤波算法，实现站间和星地时间同步，以提高导航系统定位的精度。1时间同步技术为提高时间同步精度，本文综合利用导航系统主控站和监测站的时间同步观测数据(站间和星地时间同步数据)及伪距观测数据，设计Kalman滤波算法，实现站间及星地时间同步。首先由采样时刻的站间时间同步观测数据及伪距观测数据，使用Kalman滤波算法，计算出该时刻所有对导航卫星可见的监测站钟差系数‘93；在完成站间时间同步的基础上，由星地时间同步观测数据和伪距观测数据，使用Kalman滤波算法，可计算出每颗卫星的钟差系数。时间同步原理如图

8、1所示。-收稿日期：2009—11—09；修回日期：2009—12—22基金项目：国家863项目(2007AAl22308)；国家部委预研基金项目(9140A21060107KG0173)第一作者简介；尹大伟(198l一)，男，博士研究生，主要研究方向为飞行器系统建模与仿真；E-mail：hjhy_dw@163．com74飞行器测控学报第29卷圈1时间同步原理图2状态空间方程及量测方程的建立使用Kalman滤波算法进行参数估计首先要建立系统