CN114286286A - 时间同步方法、设备、介质及程序产品 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种时间同步方法、设备、介质及程序产品，通过获取卫星导航***发送的第一测距信息以及辅助卫星***发送的辅助信息，辅助信息包括：导航卫星和辅助卫星的精密轨道数据和精密钟差数据、辅助卫星测量的第二测距信息、数据中心上传给辅助卫星的第一时差；利用预设定位模型，根据第一测距信息以及辅助信息，在对地面终端进行定位解算时，确定地面终端的本地时间与导航时间之间的第二时差；根据第一时差、第二时差对本地时间进行修正，以使本地时间与基准时间同步。由于辅助卫星***是覆盖全球的，解决了现有技术存在的必须依赖地面通讯网络来进行时间传递的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及卫星技术领域，尤其涉及一种时间同步方法、设备、介质及程序产品。
背景技术
时间信息是进行信号分析、频率传递、同步比对、信息传输的根本，在导航定位的过程中，也需要在各个终端进行时间的同步，以保证定位的精度。
目前，在进行时间基准的同步时，可以利用卫星导航***，如GPS(GlobalPositioning System，全球定位***)***，采用精密单点定位技术在进行定位的同时完成时间同步。
但是，精密单点定位技术需要依赖地面通讯网络的支持。通过地面通讯网络来传输国际全球导航卫星***服务组织发布的导航卫星的精密轨道信息与精密钟差信息，以提高定位的精度。即现有技术存在必须依赖地面通讯网络来进行时间传递的技术问题。
发明内容
本申请提供一种时间同步方法、设备、介质及程序产品，以解决现有技术存在的必须依赖地面通讯网络来进行时间传递的技术问题。
第一个方面，本申请提供一种时间同步方法，应用于地面终端，包括：
获取卫星导航***发送的第一测距信息以及辅助卫星***发送的辅助信息，卫星导航***包括多个导航卫星，辅助卫星***包括多个辅助卫星，辅助信息包括：导航卫星和辅助卫星的精密轨道数据和精密钟差数据、辅助卫星测量的第二测距信息、数据中心上传给辅助卫星的第一时差，第一时差包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的时间差；
利用预设定位模型，根据第一测距信息以及辅助信息，在对地面终端进行定位解算时，确定第二时差，第二时差包括：地面终端的本地时间与导航时间之间的时间差；
根据第一时差、第二时差对本地时间进行修正，以使本地时间与基准时间同步。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
在一种可能的设计中，精密轨道数据包括：导航卫星的第一精密轨道数据以及辅助卫星的第二精密轨道数据，精密钟差数据包括：导航钟差以及第三时差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差，第三时差是辅助卫星的时钟时间相对于导航时间的时间差；
对应的，利用预设定位模型，根据第一测距信息以及辅助信息，在对地面终端进行定位解算时，确定第二时差，包括：
利用预设偏差校准模型，根据精密轨道数据以及精密钟差数据，将第一测距信息以及第二测距信息相结合，以确定综合测距信息；
利用预设定位模型，根据综合测距信息，对地面终端进行定位解算，以确定第二时差；
其中，第二测距信息用于：在进行定位解算时，加快定位解算的收敛速度，以更快地得到第二时差。
在一种可能的设计中，根据第一时差、第二时差对本地时间进行修正，以使本地时间与基准时间同步，包括：
获取地面终端中本地频率源产生的本地频率信号；
根据第一时差以及第二时差调整本地频率信号，以使本地时间对应的第二脉冲与基准时间对应的第一脉冲同步。
第二方面，本申请提供一种时间同步方法，应用于辅助卫星，包括：
获取数据中心发送的上注数据以及卫星导航***的导航卫星发送的第一测距信息，上注数据包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的第一时差，以及导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差；
利用预设定位模型，根据第一精密轨道数据、导航钟差以及第一测距信息，确定辅助卫星的第二精密轨道数据以及第三时差，第三时差是辅助卫星的时钟时间相对于导航时间的差值；
根据上注数据、第二精密轨道数据、第三时差以及辅助卫星测量的第二测距信息，确定辅助信息；
向地面终端发送辅助信息，以使地面终端利用预设定位模型，根据接收到的第一测距信息以及辅助信息，对地面终端的本地时间与基准时间进行时间同步。
在一种可能的设计中，根据上注数据、第二精密轨道数据、第三时差以及辅助卫星测量的第二测距信息，确定辅助信息，包括：
根据第二精密轨道数据以及第三时差，对辅助卫星上的卫星频率源进行调整，使时钟时间与导航时间同步，以提升第二测距信息与第一测距信息结合后的定位功能；
将上注数据、第二精密轨道数据、第二测距信息组合编码，以确定辅助信息。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
第三方面，本申请提供一种时间同步方法，应用于数据中心，包括：
获取原子钟组产生的基准时间以及卫星导航***中导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差；
根据第一精密轨道数据和导航钟差，确定基准时间与导航卫星的导航时间之间的第一时差；
根据第一精密轨道数据、导航钟差以及第一时差，确定上注数据；
向辅助卫星***的辅助卫星发送上注数据，以利用辅助卫星向地面终端发送辅助信息，使地面终端利用预设定位模型，根据接收到的导航卫星测量的第一测距信息以及辅助信息，对地面终端的本地时间与基准时间进行时间同步。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
第四方面，本申请提供一种时间同步装置，包括：
获取模块，用于获取卫星导航***发送的第一测距信息以及辅助卫星***发送的辅助信息，卫星导航***包括多个导航卫星，辅助卫星***包括多个辅助卫星，辅助信息包括：导航卫星和辅助卫星的精密轨道数据和精密钟差数据、辅助卫星测量的第二测距信息、数据中心上传给辅助卫星的第一时差，第一时差包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的时间差；
处理模块，用于：
利用预设定位模型，根据第一测距信息以及辅助信息，在对地面终端进行定位解算时，确定第二时差，第二时差包括：地面终端的本地时间与导航时间之间的时间差；
根据第一时差、第二时差对本地时间进行修正，以使本地时间与基准时间同步。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
在一种可能的设计中，精密轨道数据包括：导航卫星的第一精密轨道数据以及辅助卫星的第二精密轨道数据，精密钟差数据包括：导航钟差以及第三时差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差，第三时差是辅助卫星的时钟时间相对于导航时间的时间差；
对应的，处理模块，用于：
利用预设偏差校准模型，根据精密轨道数据以及精密钟差数据，将第一测距信息以及第二测距信息相结合，以确定综合测距信息；
利用预设定位模型，根据综合测距信息，对地面终端进行定位解算，以确定第二时差；
其中，第二测距信息用于：在进行定位解算时，加快定位解算的收敛速度，以更快地得到第二时差。
在一种可能的设计中，获取模块，还用于获取地面终端中本地频率源产生的本地频率信号；
处理模块，用于根据第一时差以及第二时差调整本地频率信号，以使本地时间对应的第二脉冲与基准时间对应的第一脉冲同步。
第五方面，本申请提供一种时间同步装置，包括：
获取模块，用于获取数据中心发送的上注数据以及卫星导航***的导航卫星发送的第一测距信息，上注数据包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的第一时差，以及导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差；
处理模块，用于：
利用预设定位模型，根据第一精密轨道数据、导航钟差以及第一测距信息，确定辅助卫星的第二精密轨道数据以及第三时差，第三时差是辅助卫星的时钟时间相对于导航时间的差值；
根据上注数据、第二精密轨道数据、第三时差以及辅助卫星测量的第二测距信息，确定辅助信息；
向地面终端发送辅助信息，以使地面终端利用预设定位模型，根据接收到的第一测距信息以及辅助信息，对地面终端的本地时间与基准时间进行时间同步。
在一种可能的设计中，处理模块，用于：
根据第二精密轨道数据以及第三时差，对辅助卫星上的卫星频率源进行调整，使时钟时间与导航时间同步，以提升第二测距信息与第一测距信息结合后的定位功能；
将上注数据、第二精密轨道数据、第二测距信息组合编码，以确定辅助信息。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
第六方面，本申请提供一种时间同步装置，包括：
获取模块，用于获取原子钟组产生的基准时间以及卫星导航***中导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差；
处理模块，用于：
根据第一精密轨道数据和导航钟差，确定基准时间与导航卫星的导航时间之间的第一时差；
根据第一精密轨道数据、导航钟差以及第一时差，确定上注数据；
向辅助卫星***的辅助卫星发送上注数据，以利用辅助卫星向地面终端发送辅助信息，使地面终端利用预设定位模型，根据接收到的导航卫星测量的第一测距信息以及辅助信息，对地面终端的本地时间与基准时间进行时间同步。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
第七方面，本申请提供一种时间同步***，其特征在于，包括：多个地面终端、至少一个数据中心、卫星导航子***以及辅助卫星子***，卫星导航子***包括多个导航卫星，辅助卫星子***包括多个辅助卫星；
地面终端，配置为执行第一方面所提供的任意一种可能的时间同步方法；
辅助卫星，配置为执行第二方面所提供的任意一种可能的时间同步方法；
数据中心，配置为执行第三方面所提供的任意一种可能的时间同步方法。
第八方面，本申请提供一种地面终端，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用并执行所述存储器中的程序指令，执行第一方面所提供的任意一种可能的时间同步方法。
第九方面，本申请提供一种辅助卫星，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用并执行所述存储器中的程序指令，执行第二方面所提供的任意一种可能的时间同步方法。
第十方面，本申请提供一种电子设备，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用并执行所述存储器中的程序指令，执行第三方面所提供的任意一种可能的时间同步方法。
第十一方面，本申请提供一种存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行第一方面所提供的任意一种可能的时间同步方法。
第十二方面，本申请提供一种存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行第二方面所提供的任意一种可能的时间同步方法。
第十三方面，本申请提供一种存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行第三方面所提供的任意一种可能的时间同步方法。
第十四方面，本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所提供的任意一种可能的时间同步***方法。
第十五方面，本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第二方面所提供的任意一种可能的时间同步***方法。
第十六方面，本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第三方面所提供的任意一种可能的时间同步***方法。
本申请提供了一种时间同步方法、装置、设备、介质及程序产品，通过数据中心将上注数据上传给辅助卫星，上注数据包括：第一时差、导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，第一时差包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的时间差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差；辅助卫星子***通过辅助卫星接收上注数据以及导航卫星发送的第一测距信息；根据上注数据以及第一测距信息，将辅助卫星的时钟时间与导航时间同步；根据辅助卫星测量到的第二测距信息以及上注数据确定辅助信息，并向各个地面终端发送辅助信息；地面终端接收辅助信息以及第一测距信息；利用预设定位模型，根据第一测距信息以及辅助信息，在对地面终端进行定位解算时，确定第二时差；根据第一时差、第二时差对本地时间进行修正，以使地面终端的本地时间与基准时间同步。解决了现有技术存在的必须依赖地面通讯网络来进行时间传递的技术问题。通过使用覆盖全球的低轨导航增强卫星实现无地面网络依托、无通信区域限制的时间分发功能，并可实现单接收机高精度时间同步的技术效果。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的一种时间同步***及其应用场景的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种时间同步方法的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的一种数据中心的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种辅助卫星中数据处理设备的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种数据中心的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种时间同步装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种时间同步装置的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的又一种时间同步装置的结构示意图；
图9为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，包括但不限于对多个实施例的组合，都属于本申请保护的范围。
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”、“第三”、“第四”等(如果存在)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例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。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、***、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。
下面先对本申请所涉及到的一些基本概念及词汇作介绍：
全球导航定位技术是利用4颗以上导航卫星的已知位置，通过后方交会计算进行用户端定位定时的技术，导航卫星依托其搭载的高精度原子钟维护其时间基准，利用导航测距信号计算信号从导航卫星传递至用户终端的时间，因此，可以通过导航卫星的精密时间与传递时间完成时间传递功能。
受限于在传递过程中的多项误差，包括卫星星历误差、卫星轨道误差、电离层误差、对流程误差、接收机钟差等，用户端利用导航卫星所实现的定位与时间传递精度并不高，通常，定位精度可达到水平3米，垂直方向5m的定位精度，相应的，可实现用户端50纳秒的时间传递精度。
若需要进一步提高时间同步精度，则需要综合利用时差传递的方法，通过比对方式进行时间传递。利用GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星***)技术的时差测量，通常使用一段时间测量的平均值或利用精密单点定位来完成。
GNSS全球导航卫星***定位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量，同时还必须知道用户钟差。全球导航卫星***是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位***。因此，通俗一点说如果你除了要知道经纬度还想知道高度的话，那么，必须对收到4颗卫星才能准确定位。
精密单点定位技术是利用国际全球导航卫星***服务组织，如IGS(International GNSS Service，国际GNSS服务)或其他组织所生成的卫星精密轨道与钟差信息，将上述提及的卫星定位轨道误差、卫星钟差进行消除。
随着精密单点定位的应用不断成熟，基于网络数据分发的实时精密单点定位可实时地将定位精度提升至厘米级，将时间传递精度提升至纳秒级，然而，难以改正的电离层信息、对流层信息，使得精度收敛较慢，用户通常需要观测30-60分钟才能够达到厘米级的定位精度与纳秒级的时间传递精度。此外，在无地面网络的情况下，精密轨道信息与精密钟差信息无法传输，造成此方法无法实现。
总的来说，现有的技术方案存在以下缺陷和不足：
1)时间同步收敛速度慢：上述现有技术方案中，利用全球导航卫星单点定位进行时间传递，由于实时定位精度仅有数米，其精度仅能达到数十纳秒，难以满足高精度频率同步的时间同步精度需求。而利用精密单点定位技术，其收敛时间通常需要30-60分钟，收敛速度较慢，难以满足快速时间传递的需要。
2)地域与通讯限制：上述现有技术方案获取精密轨道信息与精密钟差信息这些数据产品时，需要利用地面网络进行传输，在没有地面网络的情况下，无法实现基于精密单点定位时间传递。
3)依托于原子钟：上述现有技术方案均是将外部原子钟信号传输至接收机内部，由接收机是比对原子钟信号与本振信号的时间差，而不是输出高精度的时间同步信息。
4)难以实现多终端同步：上述现有技术方案是一般是将两台接收机进行数据传输，互相比对实现时间同步，如果需要同步三个或更多终端的时间，则需要复杂的组织架构，在工程实践中存在很大的难度。
综上，现有技术存在的必须依赖地面通讯网络来进行时间传递的技术问题。
为解决上述问题，本申请的发明构思是：
在导航卫星***之外，再构建一套能够覆盖全球的辅助卫星***。比如，利用低轨卫星成本低、发射容易的特点，构建低轨导航增强***，利用低轨导航增强卫星，进行导航卫星的精密轨道信息与精密钟差信息的传输，可实现全球无缝的信息广播覆盖，突破原有技术对地面通讯网络的依赖。此外，低轨导航增强信号即辅助卫星发送的辅助信号，可在一定程度上加快精密单点定位收敛速度，可帮助用户快速的获取高精度时间传递的结果。
并且，本申请利用自身搭建的数据服务中心即数据中心，将精密轨道信息和精密钟差信息，以及与标准时间的改正信息传输至辅助卫星，如低轨导航增强卫星，低轨导航增强卫星信号在调制信号时，利用与GNSS导航卫星相近的波段将数据进行播发。时间同步终端即地面终端在收到该信号后，将自身的时间信息调整至标准时间信息，实现数个地面终端间的自动时间同步，达到时间传递或时间同步的功能。
总的来说，本申请能够解决如下问题：
1)利用低轨导航增强卫星实现了精密产品的播发，突破了传统方法对地面网络的依赖，扩大了可使用的区域范围，在无人区也可以使用。
2)利用信号的播发，实现了同步终端的独立工作，无需信号交互。
3)实现了对外高精度脉冲信号与时间信息的输出。
4)利用中心化的频率基准与信号播发，实现了中心化的多终端同步技术。
5)利用低轨卫星信号，实现了精密单点定位的快速收敛与快速时间同步。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图1为本申请实施例提供的一种时间同步***及其应用场景的示意图。如图1所示，时间同步***包括：多个地面终端101、至少一个数据中心102、卫星导航子***以及辅助卫星子***，卫星导航子***包括多个导航卫星103，辅助卫星子***包括多个辅助卫星104。辅助卫星104的运行轨道低于导航卫星103的运行轨道，因此，辅助卫星104围绕地球旋转的速度更快，也使得辅助卫星104对地面观测到的第二测距信息的第二变化速度会比导航卫星103的对地面观测到的第一测距信息的第一变化速度要快，两者相互结合后，可以提高导航卫星103的导航精度，同时也可以将导航定位对应的时间误差从现有的几十纳秒进一步缩短到十几纳秒以内，甚至几纳秒这个级别以内。通过自建的数据中心102向辅助卫星104上注数据，来传递在定位时需要使用的导航卫星的精密轨道信息和精密钟差信息，这样地面终端101就无需依赖于地面通讯网络来接收这些信息，从而摆脱对地面通讯网络的依赖，并且由于辅助卫星子***的卫星网络是覆盖整个地球的，这样就消除了区域限制，使得在偏远地区，无地面通讯网络或者地面通讯网络信号较弱的地区，也能够实现导航定位和时间信息的传递。
下面对如何实现本申请所提供的时间同步方法进行详细介绍。
图2为本申请实施例提供的一种时间同步方法的流程示意图。如图2所示，该时间同步方法的具体步骤包括：
S201、获取原子钟组产生的基准时间以及卫星导航***中导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差。
在本步骤中，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差，即导航卫星的精密钟差信息，其用于表征导航卫星上的卫星时钟的时间与权威时间发布机构发布的世界标准时间之间的误差值，该误差值是由于卫星时钟启动时在物理上无法避免的存在一定的延迟所产生的，可以通过双向比对的方法测量出来。
图3为本申请实施例提供的一种数据中心的结构示意图。如图3所示，数据中心300包括：原子钟组301、网络设备302、GNSS接收机303、上注设备304以及双向对比设备305。
具体的，数据中心300配备原子钟组301以作为时间基准，原子钟组301的时间基准通过双向对比设备305，利用光纤双向比对或卫星双向比对与权威机构发布的基准时间进行同步。
网络设备302通过互联网或者其它数据传输网络，从权威的时间发布机构，如IGS或其他组织，获取到GNSS导航卫星的精密轨道信息与精密钟差信息，并传输给GNSS接收机303。
S202、根据第一精密轨道数据和导航钟差，确定基准时间与导航卫星的导航时间之间的第一时差。
在本步骤中，具体的，将原子钟组301的时间输入至GNSS接收机303，GNSS接收机303利用精密轨道信息与精密钟差信息完成精密单点定位，并长期运行。完成精密单点定位后，导航卫星的卫星时间(也称为导航时间)与基准时间的差值(即第一时差)已经测出。
在一种可能的设计中，可利用多台接收机即多台GNSS接收机303，来进行第一时差的测算，这样经过冗余处理后，可以提高导航卫星的卫星时间即导航时间与原子钟组301的时间差(即第一时差)的测量精度。
S203、根据第一精密轨道数据、导航钟差以及第一时差，确定上注数据。
在本步骤中，上注设备304接收网络设备302转发的GNSS卫星精密星历与精密钟差信息，即精密轨道信息和导航钟差，并接收GNSS接收机303传递的第一时差，将这些数据进行打包编码，即确定上注数据。
S204、向辅助卫星***的辅助卫星发送上注数据。
在本步骤中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
数据中心300将所测得的GNSS导航卫星与基准时间的差值即第一时差，以及精密轨道与钟差信息上注至辅助卫星***的辅助卫星。
可选的，辅助卫星为低轨卫星，如低轨导航增强卫星。
具体的，上注设备304将上注数据通过天线发送给辅助卫星。
下面开始对辅助卫星所执行的步骤进行介绍：
S205、获取数据中心发送的上注数据以及卫星导航***的导航卫星发送的第一测距信息。
图4为本申请实施例提供的一种辅助卫星中数据处理设备的结构示意图。如图4所示，辅助卫星400包括：卫星接收天线401、信号编码器402、星载GNSS接收机403、卫星频率源404、信号发生器405以及卫星发射天线406。
在本步骤中，具体的，辅助卫星400，如低轨卫星，通过卫星接收天线401接收地面的数据中心上注的上注数据，并将其传输至信号编码器402，由信号编码器402重新编译成用于信号播发的协议格式。
同时，星载GNSS接收机403接收GNSS导航卫星发送的信号即第一测距信息，以及信号编码器402生成的信息即上注数据。
S206、利用预设定位模型，根据第一精密轨道数据、导航钟差以及第一测距信息，确定辅助卫星的第二精密轨道数据以及第三时差。
在本步骤中，第三时差是辅助卫星的时钟时间相对于导航时间的差值。
具体的，星载GNSS接收机403利用预设定位模型(如精密单点定位算法模型)进行精密定位和精密定时。精密定位生成的是辅助卫星(如低轨导航增强卫星)的卫星轨道信息，即第二精密轨道数据。精密定时生成的定时结果包括：辅助卫星的时钟时间相对于导航时间的差值，即第三时差，这样就可以对卫星频率源404进行调控，使得辅助卫星400的卫星时间与导航卫星的卫星时间即导航时间相同步。
S207、根据上注数据、第二精密轨道数据、第三时差以及辅助卫星测量的第二测距信息，确定辅助信息。
在本实施例中，本步骤包括：
根据第二精密轨道数据以及第三时差，对辅助卫星上的卫星频率源进行调整，使时钟时间与导航时间同步，以提升第二测距信息与第一测距信息结合后的定位功能；
将上注数据、第二精密轨道数据、第二测距信息组合编码，以确定辅助信息。
具体的，星载GNSS接收机403将第三时差反馈给卫星频率源404和信号编码器402。信号编码器402将上注数据以及第三时差传输给信号发生器405，信号发生器405在调整后的卫星频率源404的支持下，对地面进行测量，获取到第二测距信息，然后，根据上注数据与第二测距信息确定辅助信息，也称为导航增强信号，其包括：GNSS导航卫星的精密轨道信息(即第一精密轨道数据)、精密钟差信息、DCB(Differential Code Bias，GNSS差分码偏差)数据产品，低轨卫星导航星历(即第二精密轨道数据)等导航增强信息，以及第二测距信息，如测距码，即新的测距信号观测量，其能够大幅加快地面终端在进行定位时的收敛速度，从而实现快速定位的功能。
需要说明的是，第二测距信息包括：测量的低轨导航增强卫星与地面接受终端的距离，该距离可以参与整体的定位授时解算，属于新信号的引入，而上述导航增强信息，提高了GNSS定位的定位性能，同时也包含了低轨导航增强***与标准时间的时间差值，作为改正数据向用户终端集地面终端广播，用户终端解析出低轨导航卫星钟所含有的时间改正信息，就可以形成对于时间的改正信息，将地面终端的本地时间修正至标准时间。
S208、向地面终端发送辅助信息。
具体的，辅助卫星400通过卫星发射天线406向地面终端发送辅助信息。
S209、获取卫星导航***发送的第一测距信息以及辅助卫星***发送的辅助信息。
在本步骤中，辅助信息包括：导航卫星和辅助卫星的精密轨道数据和精密钟差数据、辅助卫星测量的第二测距信息、数据中心上传给辅助卫星的第一时差，第一时差包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的时间差。
图5为本申请实施例提供的一种数据中心的结构示意图。如图5所示，数据中心500包括：天线501、低轨导航接收模块502、GNSS模块503、频率源模块504、时频调控模块505。
具体的，天线501接收辅助信号(包括低轨导航增强信号)和GNSS信号即第一测距信息，并经过功分装置将信号分为两路，分别传输至低轨导航接收模块502和GNSS模块503。
GNSS模块503接收天线501的射频信息进行GNSS原始观测量即第一测距信息的接收。低轨导航接收模块502处理低轨导航增强卫星即辅助卫星的辅助信号并进行数据解算。频率源模块504为低轨导航接收模块502、GNSS模块503提供本地基准时间与本地频率信息。
S210、利用预设定位模型，根据第一测距信息以及辅助信息，在对地面终端进行定位解算时，确定第二时差。
在本步骤中，第二时差包括：地面终端的本地时间与导航时间之间的时间差。
在本实施例中，利用预设偏差校准模型，根据精密轨道数据以及精密钟差数据，将第一测距信息以及第二测距信息相结合，以确定综合测距信息；
利用预设定位模型，根据综合测距信息，对地面终端进行定位解算，以确定第二时差；
其中，第二测距信息用于：在进行定位解算时，加快定位解算的收敛速度，以更快地得到第二时差。
具体的，低轨导航接收模块502将辅助信号进行跟踪、解码、信号测量，得到低轨导航观测量(即第二测距信息)、第一精密轨道数据、导航钟差、第一时差，并将上述信息传输至GNSS模块503。GNSS模块503接收低轨导航接收模块502传递的解算信息后，将低轨导航测距信号(即第二测距信息)与GNSS原始观测量信息(即第一测距信息)联合进行精密单点定位解算，利用低轨导航增强测距信息(即第二测距信息)的快速变化特征，实现加快精密单点定位的收敛速度，计算本地频率源的时间信息。
GNSS模块503计算得到本地时间与GNSS导航卫星的导航时间的差值即第二时差，并利用数据中心所计算的第一时差，计算得到本地时间与数据中心时间的差值即第四时差。
GNSS模块503将第四时差传输至时频调控模块505。
S211、根据第一时差、第二时差对本地时间进行修正，以使本地时间与基准时间同步。
在本步骤中，包括：获取地面终端中本地频率源产生的本地频率信号；
根据第一时差以及第二时差调整本地频率信号，以使本地时间对应的第二脉冲与基准时间对应的第一脉冲同步。
具体的，时频调控模块505接收频率源模块504的基准信息即本地时间信息和本地基准频率信息，并将频率源模块504产生的的本地基准频率信息根据第四时差进行调节，将本地时间的脉冲调节至与数据中心300的基准时间的脉冲进行同步。
时频调控模块505输出调整后的脉冲信息，并输出对应脉冲信息时刻的时间信息。
通过上述流程后，实现了地面终端500与数据中心300的基准时间的同步。
需要说明的是，多个地面终端同时使用该方法后，可实现各地面终端的时间同步。由于辅助卫星***，如低轨导航增强***，可实现全球覆盖，不受地面通讯网络的覆盖区域的限制。
调整完成的各个地面终端的时间信息，均与数据中心的基准时间对其，因此，各个地面终端均独立的完成了对数据中心的时间对齐，进而实现了各终端的时间同步。
当低轨导航卫星数量较多时，利用低轨导航增强卫星的快速变化的几何构型，可提升精密单点定位的收敛速度，加快时间收敛的速度，实现快速精密时间传递。
总的来说，本申请实施例的有益效果包括：
1)利用自建数据中心同时播发GNSS精密轨道信息、钟差信息及GNSS时间与标准时间的差值，用户端仅接受就可以完成高精度的时间溯源，提高了终端时间同步的效率，消除了对于通讯的依赖。
2)实现了基于数据中心时间基准的中心化同步方案，随着同步终端的不断增加，本发明能够更高效的实现多终端的时间同步。
3)利用低轨导航增强卫星，可大大增加数据播发的覆盖区域，并提高终端的收敛速度。
4)可实现精密时间基准的对外输出。
本实施例提供了一种时间同步方法，通过数据中心将上注数据上传给辅助卫星，上注数据包括：第一时差、导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，第一时差包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的时间差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差；辅助卫星子***通过辅助卫星接收上注数据以及导航卫星发送的第一测距信息；根据上注数据以及第一测距信息，将辅助卫星的时钟时间与导航时间同步；根据辅助卫星测量到的第二测距信息以及上注数据确定辅助信息，并向各个地面终端发送辅助信息；地面终端接收辅助信息以及第一测距信息；利用预设定位模型，根据第一测距信息以及辅助信息，在对地面终端进行定位解算时，确定第二时差；根据第一时差、第二时差对本地时间进行修正，以使地面终端的本地时间与基准时间同步。解决了现有技术存在的必须依赖地面通讯网络来进行时间传递的技术问题。通过使用覆盖全球的低轨导航增强卫星实现无地面网络依托、无通信区域限制的时间分发功能，并可实现单接收机高精度时间同步的技术效果。
图6为本申请实施例提供的一种时间同步装置的结构示意图。该时间同步装置600可以通过软件、硬件或者两者的结合实现。
如图6所示，该时间同步装置600包括：
获取模块601，用于获取卫星导航***发送的第一测距信息以及辅助卫星***发送的辅助信息，卫星导航***包括多个导航卫星，辅助卫星***包括多个辅助卫星，辅助信息包括：导航卫星和辅助卫星的精密轨道数据和精密钟差数据、辅助卫星测量的第二测距信息、数据中心上传给辅助卫星的第一时差，第一时差包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的时间差；
处理模块602，用于：
利用预设定位模型，根据第一测距信息以及辅助信息，在对地面终端进行定位解算时，确定第二时差，第二时差包括：地面终端的本地时间与导航时间之间的时间差；
根据第一时差、第二时差对本地时间进行修正，以使本地时间与基准时间同步。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
在一种可能的设计中，精密轨道数据包括：导航卫星的第一精密轨道数据以及辅助卫星的第二精密轨道数据，精密钟差数据包括：导航钟差以及第三时差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差，第三时差是辅助卫星的时钟时间相对于导航时间的时间差；
对应的，处理模块602，用于：
利用预设偏差校准模型，根据精密轨道数据以及精密钟差数据，将第一测距信息以及第二测距信息相结合，以确定综合测距信息；
利用预设定位模型，根据综合测距信息，对地面终端进行定位解算，以确定第二时差；
其中，第二测距信息用于：在进行定位解算时，加快定位解算的收敛速度，以更快地得到第二时差。
在一种可能的设计中，获取模块601，还用于获取地面终端中本地频率源产生的本地频率信号；
处理模块602，用于根据第一时差以及第二时差调整本地频率信号，以使本地时间对应的第二脉冲与基准时间对应的第一脉冲同步。
值得说明的是，图6所示实施例提供的装置，可以执行上述任一方法实施例中所提供地面终端侧的方法步骤，其具体实现原理、技术特征、专业名词解释以及技术效果类似，在此不再赘述。
图7为本申请实施例提供的另一种时间同步装置的结构示意图。该时间同步装置700可以通过软件、硬件或者两者的结合实现。
如图7所示，该时间同步装置700包括：
获取模块701，用于获取数据中心发送的上注数据以及卫星导航***的导航卫星发送的第一测距信息，上注数据包括：数据中心的基准时间与导航卫星的导航时间之间的第一时差，以及导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差；
处理模块702，用于：
利用预设定位模型，根据第一精密轨道数据、导航钟差以及第一测距信息，确定辅助卫星的第二精密轨道数据以及第三时差，第三时差是辅助卫星的时钟时间相对于导航时间的差值；
根据上注数据、第二精密轨道数据、第三时差以及辅助卫星测量的第二测距信息，确定辅助信息；
向地面终端发送辅助信息，以使地面终端利用预设定位模型，根据接收到的第一测距信息以及辅助信息，对地面终端的本地时间与基准时间进行时间同步。
在一种可能的设计中，处理模块702，用于：
根据第二精密轨道数据以及第三时差，对辅助卫星上的卫星频率源进行调整，使时钟时间与导航时间同步，以提升第二测距信息与第一测距信息结合后的定位功能；
将上注数据、第二精密轨道数据、第二测距信息组合编码，以确定辅助信息。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
值得说明的是，图7所示实施例提供的装置，可以执行上述任一方法实施例中所提供辅助卫星侧的方法步骤，其具体实现原理、技术特征、专业名词解释以及技术效果类似，在此不再赘述。
图8为本申请实施例提供的又一种时间同步装置的结构示意图。该时间同步装置800可以通过软件、硬件或者两者的结合实现。
如图8所示，该时间同步装置800包括：
获取模块801，用于获取原子钟组产生的基准时间以及卫星导航***中导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，导航钟差是导航卫星上卫星时钟的固有偏差；
处理模块802，用于：
根据第一精密轨道数据和导航钟差，确定基准时间与导航卫星的导航时间之间的第一时差；
根据第一精密轨道数据、导航钟差以及第一时差，确定上注数据；
向辅助卫星***的辅助卫星发送上注数据，以利用辅助卫星向地面终端发送辅助信息，使地面终端利用预设定位模型，根据接收到的导航卫星测量的第一测距信息以及辅助信息，对地面终端的本地时间与基准时间进行时间同步。
在一种可能的设计中，辅助卫星的第二运行轨道低于导航卫星的第一运行轨道。
可选的，辅助卫星为低轨卫星。
值得说明的是，图8所示实施例提供的装置，可以执行上述任一方法实施例中所提供数据中心侧的方法步骤，其具体实现原理、技术特征、专业名词解释以及技术效果类似，在此不再赘述。
图9为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图9所示，该电子设备900，可以包括：至少一个处理器901和存储器902。图9示出的是以一个处理器为例的电子设备。
存储器902，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。
存储器902可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
处理器901用于执行存储器902存储的计算机执行指令，以实现以上各方法实施例中数据中心、辅助卫星、地面终端中任意一个对应的方法步骤。
其中，处理器901可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
可选地，存储器902既可以是独立的，也可以跟处理器901集成在一起。当所述存储器902是独立于处理器901之外的器件时，所述电子设备900，还可以包括：
总线903，用于连接所述处理器901以及所述存储器902。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(peripheralcomponent，PCI)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standardarchitecture，EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器902和处理器901集成在一块芯片上实现，则存储器902和处理器901可以通过内部接口完成通信。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random accessmemory，RAM)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，具体的，该计算机可读存储介质中存储有程序指令，程序指令用于上述各方法实施例中的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由本申请的权利要求书指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (22)
1.一种时间同步方法，其特征在于，应用于地面终端，包括：
获取卫星导航***发送的第一测距信息以及辅助卫星***发送的辅助信息，所述卫星导航***包括多个导航卫星，所述辅助卫星***包括多个辅助卫星，所述辅助信息包括：所述导航卫星和所述辅助卫星的精密轨道数据和精密钟差数据、所述辅助卫星测量的第二测距信息、数据中心上传给所述辅助卫星的第一时差，第一时差包括：所述数据中心的基准时间与所述导航卫星的导航时间之间的时间差；
利用预设定位模型，根据所述第一测距信息以及所述辅助信息，在对所述地面终端进行定位解算时，确定第二时差，所述第二时差包括：所述地面终端的本地时间与所述导航时间之间的时间差；
根据所述第一时差、所述第二时差对所述本地时间进行修正，以使所述本地时间与所述基准时间同步。
2.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述辅助卫星的第二运行轨道低于所述导航卫星的第一运行轨道。
3.根据权利要求2所述的时间同步方法，其特征在于，所述辅助卫星为低轨卫星。
4.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述精密轨道数据包括：所述导航卫星的第一精密轨道数据以及所述辅助卫星的第二精密轨道数据，所述精密钟差数据包括：导航钟差以及第三时差，所述导航钟差是所述导航卫星上卫星时钟的固有偏差，所述第三时差是所述辅助卫星的时钟时间相对于所述导航时间的时间差；
对应的，所述利用预设定位模型，根据所述第一测距信息以及所述辅助信息，在对所述地面终端进行定位解算时，确定第二时差，包括：
利用预设偏差校准模型，根据所述精密轨道数据以及所述精密钟差数据，将所述第一测距信息以及所述第二测距信息相结合，以确定综合测距信息；
利用所述预设定位模型，根据所述综合测距信息，对所述地面终端进行所述定位解算，以确定所述第二时差；
其中，所述第二测距信息用于：在进行所述定位解算时，加快所述定位解算的收敛速度，以更快地得到所述第二时差。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的时间同步方法，其特征在于，所述根据所述第一时差、所述第二时差对所述本地时间进行修正，以使所述本地时间与所述基准时间同步，包括：
获取所述地面终端中本地频率源产生的本地频率信号；
根据所述第一时差以及所述第二时差调整所述本地频率信号，以使所述本地时间对应的第二脉冲与所述基准时间对应的第一脉冲同步。
6.一种时间同步方法，其特征在于，应用于辅助卫星，包括：
获取数据中心发送的上注数据以及卫星导航***的导航卫星发送的第一测距信息，所述上注数据包括：所述数据中心的基准时间与所述导航卫星的导航时间之间的第一时差，以及所述导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，所述导航钟差是所述导航卫星上卫星时钟的固有偏差；
利用预设定位模型，根据所述第一精密轨道数据、所述导航钟差以及所述第一测距信息，确定所述辅助卫星的第二精密轨道数据以及第三时差，所述第三时差是所述辅助卫星的时钟时间相对于所述导航时间的差值；
根据所述上注数据、所述第二精密轨道数据、所述第三时差以及所述辅助卫星测量的第二测距信息，确定辅助信息；
向地面终端发送所述辅助信息，以使所述地面终端利用预设定位模型，根据接收到的所述第一测距信息以及所述辅助信息，对所述地面终端的本地时间与所述基准时间进行时间同步。
7.根据权利要求6所述的时间同步方法，其特征在于，所述根据所述上注数据、所述第二精密轨道数据、所述第三时差以及所述辅助卫星测量的第二测距信息，确定辅助信息，包括：
根据所述第二精密轨道数据以及所述第三时差，对所述辅助卫星上的卫星频率源进行调整，使所述时钟时间与所述导航时间同步，以提升所述第二测距信息与所述第一测距信息结合后的定位功能；
将所述上注数据、所述第二精密轨道数据、所述第二测距信息组合编码，以确定所述辅助信息。
8.根据权利要求6或7所述的时间同步方法，其特征在于，所述辅助卫星的第二运行轨道低于所述导航卫星的第一运行轨道。
9.根据权利要求8所述的时间同步方法，其特征在于，所述辅助卫星为低轨卫星。
10.一种时间同步方法，其特征在于，应用于数据中心，包括：
获取原子钟组产生的基准时间以及卫星导航***中导航卫星的第一精密轨道数据和导航钟差，所述导航钟差是所述导航卫星上卫星时钟的固有偏差；
根据所述第一精密轨道数据和所述导航钟差，确定所述基准时间与所述导航卫星的导航时间之间的第一时差；
根据所述第一精密轨道数据、所述导航钟差以及所述第一时差，确定上注数据；
向辅助卫星***的辅助卫星发送所述上注数据，以利用所述辅助卫星向地面终端发送辅助信息，使所述地面终端利用预设定位模型，根据接收到的所述导航卫星测量的第一测距信息以及所述辅助信息，对所述地面终端的本地时间与所述基准时间进行时间同步。
11.根据权利要求10所述的时间同步方法，其特征在于，所述辅助卫星的第二运行轨道低于所述导航卫星的第一运行轨道。
12.根据权利要求11所述的时间同步方法，其特征在于，所述辅助卫星为低轨卫星。
13.一种时间同步***，其特征在于，包括：多个地面终端、至少一个数据中心、卫星导航子***以及辅助卫星子***，所述卫星导航子***包括多个导航卫星，所述辅助卫星子***包括多个辅助卫星；
所述地面终端，配置为执行权利要求1至5任一项所述的时间同步方法；
所述辅助卫星，配置为执行权利要求6至9任一项所述的时间同步方法；
所述数据中心，配置为执行权利要求10至12任一项所述的时间同步方法。
14.一种地面终端，其特征在于，包括：处理器以及存储器；
所述存储器，用于存储所述处理器的计算机程序；
所述处理器配置为经由执行所述计算机程序来执行权利要求1至5任一项所述的时间同步方法。
15.一种辅助卫星，其特征在于，包括：处理器以及存储器；
所述存储器，用于存储所述处理器的计算机程序；
所述处理器配置为经由执行所述计算机程序来执行权利要求6至9任一项所述的时间同步方法。
16.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器以及存储器；
所述存储器，用于存储所述处理器的计算机程序；
所述处理器配置为经由执行所述计算机程序来执行权利要求10至12任一项所述的时间同步方法。
17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的时间同步方法。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6至9任一项所述的时间同步方法。
19.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求10至12任一项所述的时间同步方法。
20.一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述的时间同步方法。
21.一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6至9任一项所述的时间同步方法。
22.一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求10至12任一项所述的时间同步方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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