阅读说明：本技术 一种实时高精度卫星接收机本地时间修正方法 (Real-time high-precision satellite receiver local time correction method ) 是由 李建华 洪诗聘 王勋 李峰 刘峰 于 2018-06-26 设计创作，主要内容包括：本发明属于一种卫星导航接收机信息处理方法,具体涉及一种实时高精度卫星接收机本地时间修正方法。它包括如下步骤:第一步：修正50ms以内的部分；第二步：修正整50ms部分。本发明的优点是,利用此方法可以实现在卫星接收机定位过程中实时的,高精度的对本地时间进行修正,从而达到卫星接收机本地授时的功能,提高卫星接收机的应用领域。(The invention belongs to a satellite navigation receiver information processing method, and particularly relates to a real-time high-precision satellite receiver local time correction method. The method comprises the following steps: correcting the part within 50 ms; the second step is that: the full 50ms part is corrected. The method has the advantages that the method can realize real-time and high-precision correction of local time in the positioning process of the satellite receiver, thereby achieving the function of local time service of the satellite receiver and improving the application field of the satellite receiver.)

一种实时高精度卫星接收机本地时间修正方法

技术领域

本发明属于一种卫星导航接收机信息处理方法，具体涉及一种实时高精度卫星接收机本地时间修正方法。

背景技术

2012年12月北斗二号一期正式提供服务，北斗二号卫星导航系统星座一期由14颗卫星构成，即5颗地球静止同步轨道(GEO)卫星，5颗地球倾斜同步轨道(IGSO)卫星和4颗中圆轨道(MEO)卫星。随着“北斗二号”卫星导航系统的投入使用，BD2卫星接收机逐渐在国内外开始投入使用，同时我军导弹武器的导航制导单元中也开始集成了BD2卫星导航单元。BD2卫星导航单元的集成使我国的精确制导武器摆脱了对GPS、GLONASS等卫星导航系统的依赖，实现了卫星导航的独立自主，提高了在战场环境下系统的可用性与可靠性。

随着科学技术的进步，大范围高精度的同步时间系统的建立与应用越来越广泛，而BD卫星系统可以提供全球范围的时间同步服务。在卫星接收机定位后，得到本地位置坐标与本地钟差，传统的授时方式直接将本地钟差补偿到了本地时间系统，使得二者的时间系统达到同步，但是这种方式精度以及实时性不能保证

在性能上,包括BD2在内的卫星导航用户产品朝着快速定位、高灵敏度、高精度、小型化、低功耗、组合导航等方向发展。随着BD系统的发展，高精度的卫星接收机本地时修正已经应用于多个领域中，对于卫星接收机本地时间的修正方法要求越来越高，应用领域越来越多。

发明内容

本发明的目的是提供一种实时高精度卫星接收机本地时间修正方法，它能够解决卫星接收机本地时间修正不准确的问题。

本发明是这样实现的，一种实时高精度卫星接收机本地时间修正方法，它包括如下步骤：

第一步：修正50ms以内的部分；

第二步：修正整50ms部分。

所述的第一步为修正50ms以内的部分通过调整FPGA TIC计数完成，具体由以下三个寄存器实现：

1)TAR1 TIC周内秒修正寄存器，修正整秒以上部分；

2)TAR0 TIC秒内段修正寄存器，修正0.1ms～1s部分，单位为0.1ms，范围为1～10000；

3)TMCR TIC模配置寄存器，调整0.1ms以下部分，以FPGA工作时钟62M计算，该值正常为6200，表示FPGA计数从0累加到6200后清0，此时TAR0加1，如果需要使本地时变快，则将该值设置为小于6200的数，否则设置为大于6200的数，设置该寄存器只影响当前0.1ms计数，下一个0.1ms计数恢复为6200，

4)调整FPGA TIC计数步骤为：通过对卫星导航定位装置钟差Dt进行修正，将Dt转换成TAR1、TAR0以及TMCR对应的调整量，将对应的调整量置入相应的寄存器中，从而达到调整秒脉冲的目的，

5)需要补充说明的是，在写入TAR0或TAR1后，FPGA PPS和50ms时刻会严格与TIC整50ms对齐，导致第一次修时间后，再次解算的钟差仍可能在ms量级，在第二次修正后，钟差趋于收敛，在1e-7附近。

所述的第二步为经过第一步处理后，PPS输出时刻对应的UTC时间可能差整50ms，修正整50ms部分的方法，定位解算模块每2个50ms进行一次定位解算，在每次50ms中断服务函数中，读取FPGA RD_PPS_AFTER寄存器值tdOrient，该寄存器表征此次50ms为PPS后第几个50ms，范围为0～19，0表示与PPS同时刻的50ms中断，19表示离PPS已经过去950ms，在判断tdOrient％2等于0时，锁存观测量并进入最小二乘解算，此时表示PPS刚过，锁存的观测量和本地时均为整秒时刻，定位解算后输出的UTC时间也为整秒。

本发明的优点是，利用此方法可以实现在卫星接收机定位过程中实时的，高精度的对本地时间进行修正，从而达到卫星接收机本地授时的功能，提高卫星接收机的应用领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细介绍：

观测量处理模块得到了卫星导航定位装置的本地时，但该本地时钟差较大，且不是整秒对齐，为了满足卫星导航定位装置对本地时整秒对齐的要求，需对本地时钟进行修正。针对定位解算模块的时间系统及其修正的原理方法，说明如下：

a)卫星接收机的PPS以及定位解算模块的50ms中断均由FPGA给出，前者输出到卫星接收机外部，后者输出给定位解算模块。两者相互关联，即20个50ms中断时产生一次PPS，两者严格同步。定位解算模块的计算频率为10Hz，即每2个50ms进行一次定位解算。

b)卫星接收机的本地时在FPGA中累加，称为FPGA TIC单元。TIC单元在上电时从0开始累加；接收到定位解算模块预置的本地时后，开始以本地时间起点累加；接收到定位解算模块的时间修正指令(在此之前TIC单元与PPS和50ms中断无关联)后，按照整50ms时间调整PPS和50ms中断起点，并且此时PPS严格为UTC的整秒输出。

c)定位解算模块在获取前两颗卫星发射时刻并比较一致后，将得到的周和周内秒按照TIC格式置入FPGA相关寄存器。完成FPGA TIC预置后，定位解算模块每50ms响应FPGA观测量中断后锁存FPGA TIC寄存器，得到累加后的本地时，此时该本地时包含卫星接收机钟差dt，dt表征此时卫星接收机钟与星上原子钟存在的时间差。

d)定位解算模块获取至少4颗卫星的伪距、伪距率和位置速度后进行最小二乘解算，得到载体x、y、z和卫星接收机钟差dt，使用卫星接收机钟差dt进行本地时钟修正。

e)本地时钟修正分为两步，第一步通过对卫星信号处理模块的TIC单元进行操作，进行50ms以内的小幅修正，当修正之后的本地钟差小于0.1μs开始计数，计数超过3次后启动伪距平滑，超过13次后定位信息输出有效，通过第一步操作，PPS与真实整秒对齐，但与FPGA UTC时间间隔变为整50ms，即存在输出的数据包时间信息为0.05s、0.15s而非0.0s、0.1s(10Hz解算)，进入第二步操作；第二步通过调整50ms周期进入定位解算的节奏，将PPS与真实整秒的间隔对齐的同时，输出的UTC时间为0.0s、0.1s、0.2s….1.0s、1.1s….。

按照上述时间修正的原理及方法，一种实时高精度卫星接收机本地时间修正方法，具体实现分为两步：

第一步：修正50ms以内的部分

修正50ms以内的部分通过调整FPGA TIC计数完成，具体由以下三个寄存器实现：

1)TAR1 TIC周内秒修正寄存器，修正整秒以上部分；

2)TAR0 TIC秒内段修正寄存器，修正0.1ms～1s部分，单位为0.1ms，范围为1～10000；

3)TMCR TIC模配置寄存器，调整0.1ms以下部分，以FPGA工作时钟62M计算，该值正常为6200，表示FPGA计数从0累加到6200后清0，此时TAR0加1。如果需要使本地时变快，则将该值设置为小于6200的数，否则设置为大于6200的数。设置该寄存器只影响当前0.1ms计数，下一个0.1ms计数恢复为6200。

4)调整FPGA TIC计数步骤为：通过对卫星导航定位装置钟差Dt进行修正，将Dt转换成TAR1、TAR0以及TMCR对应的调整量，将对应的调整量置入相应的寄存器中，从而达到调整秒脉冲的目的。

5)需要补充说明的是，在写入TAR0或TAR1后，FPGA PPS和50ms时刻会严格与TIC整50ms对齐，导致第一次修时间后，再次解算的钟差仍可能在ms量级，在第二次修正后，钟差趋于收敛，在1e-7附近。

第二步：修正整50ms部分

经过第一步处理后，PPS输出时刻对应的UTC时间可能差整50ms。下面举例说明修正整50ms部分的方法。定位解算模块每2个50ms进行一次定位解算，在每次50ms中断服务函数中，读取FPGA RD_PPS_AFTER寄存器值tdOrient，该寄存器表征此次50ms为PPS后第几个50ms，范围为0～19，0表示与PPS同时刻的50ms中断，19表示离PPS已经过去950ms。在判断tdOrient％2等于0时，锁存观测量并进入最小二乘解算，此时表示PPS刚过，锁存的观测量和本地时均为整秒时刻，定位解算后输出的UTC时间也为整秒。

本发明基于钟差修正，采用本发明方法，实现实时高精度卫星接收机本地时间修正方法，本地时修正后精度达到1e-7。