本發明屬于時(shi)鐘同步(bu)，具(ju)體涉及一種基(ji)于衛星定(ding)位系統的時(shi)間(jian)測(ce)量(liang)方法(fa)。

背景技術：

1、時(shi)間作為基(ji)礎(chu)物理量，在(zai)各領域中都具備十分重要的(de)(de)意義(yi)。高(gao)精度的(de)(de)時(shi)間同步技術(shu)是實現高(gao)精度時(shi)間系(xi)統(tong)的(de)(de)關鍵(jian)，也(ye)是建立遠距離(li)不同設備零延遲合(he)作的(de)(de)重要基(ji)礎(chu)。

2、目(mu)前，在(zai)(zai)(zai)金融市場內(nei)，高(gao)頻交(jiao)(jiao)(jiao)易(yi)(yi)(yi)算法產(chan)生的(de)(de)交(jiao)(jiao)(jiao)易(yi)(yi)(yi)信(xin)號在(zai)(zai)(zai)交(jiao)(jiao)(jiao)易(yi)(yi)(yi)網絡中的(de)(de)傳播(bo)速度極快，在(zai)(zai)(zai)每秒內(nei)都存在(zai)(zai)(zai)若干(gan)的(de)(de)交(jiao)(jiao)(jiao)易(yi)(yi)(yi)信(xin)號，這也給金融行(xing)業的(de)(de)交(jiao)(jiao)(jiao)易(yi)(yi)(yi)管理工作帶來了巨大的(de)(de)工作量(liang)，同時(shi)，由于(yu)現有的(de)(de)金融市場內(nei)采用的(de)(de)數(shu)(shu)據庫總機(ji)與各數(shu)(shu)據庫分機(ji)之間(jian)(jian)的(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)同步往往依賴于(yu)地面基站或(huo)網絡時(shi)間(jian)(jian)協議，而(er)且因為成本分攤(tan)的(de)(de)原因，同一地區往往不(bu)會設置過多的(de)(de)數(shu)(shu)據庫分機(ji)，導致大量(liang)的(de)(de)毫秒級交(jiao)(jiao)(jiao)易(yi)(yi)(yi)信(xin)號在(zai)(zai)(zai)傳輸至數(shu)(shu)據庫總機(ji)時(shi)，由于(yu)各地的(de)(de)地面基站或(huo)網絡時(shi)間(jian)(jian)協議的(de)(de)時(shi)延(yan)誤(wu)差致使后續在(zai)(zai)(zai)對交(jiao)(jiao)(jiao)易(yi)(yi)(yi)信(xin)號進行(xing)溯源(yuan)時(shi)存在(zai)(zai)(zai)溯源(yuan)精度低(di)的(de)(de)問題。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明(ming)的(de)目的(de)在于提供(gong)一(yi)種(zhong)基于衛星定位系(xi)統的(de)時間測量方法，用于解(jie)決現(xian)有遠(yuan)距離不(bu)同(tong)設備在零延遲合作時，由(you)于地面基站或網絡時間協議提供(gong)的(de)時間同(tong)步誤差較大導致合作效率(lv)低的(de)問題。

2、為(wei)達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、一種基于衛星定(ding)位系(xi)統的時(shi)間(jian)測量(liang)方法，包(bao)括：

4、獲取(qu)目標接(jie)收器(qi)接(jie)收到的至少四顆(ke)衛星數據中包(bao)含(han)時(shi)間戳和偽隨機碼的第一信(xin)號；

5、根(gen)據(ju)目標接(jie)收器內置的(de)(de)高精度時(shi)鐘記錄每個第一信號包含(han)的(de)(de)對應(ying)衛(wei)星數據(ju)的(de)(de)時(shi)間戳；

6、獲取(qu)每個第一信(xin)號包含的偽隨機碼與已知(zhi)的衛星偽隨機碼序列進(jin)行匹(pi)配(pei)，根據匹(pi)配(pei)結果確定每一時(shi)間戳對應(ying)的第一信(xin)號到達(da)目(mu)標接收器的精確到達(da)時(shi)間；

7、提取(qu)第一信號中包含的信號發送時間；

8、根據信號(hao)發送時(shi)(shi)間(jian)和精確(que)(que)到(dao)達時(shi)(shi)間(jian)的差值，確(que)(que)定每顆衛星數(shu)據到(dao)達目(mu)標接收器(qi)的傳(chuan)播時(shi)(shi)間(jian)；

9、根據傳播(bo)時間和光速計算得(de)到接收的(de)衛星數據中每(mei)顆衛星與(yu)目標(biao)接收器的(de)真實距(ju)離；

10、利用三(san)角測量原理，結合每顆衛星的(de)坐標信息和(he)與目(mu)(mu)標接收器(qi)的(de)真(zhen)實(shi)距離，確定目(mu)(mu)標接收器(qi)的(de)實(shi)際(ji)位置，并根據時(shi)間差分方(fang)法，計(ji)算得到目(mu)(mu)標接收器(qi)的(de)精(jing)確時(shi)間戳。

11、進一(yi)步，獲(huo)取目(mu)標接收(shou)器接收(shou)到的(de)至(zhi)少四顆衛星數據中包(bao)(bao)含精確時間信(xin)息(xi)的(de)第一(yi)信(xin)號，包(bao)(bao)括：

12、通過目標接收器內置(zhi)的多個高增益天線，捕捉(zhuo)至少四顆衛(wei)星(xing)的初(chu)始(shi)衛(wei)星(xing)信(xin)號(hao)，并對初(chu)始(shi)衛(wei)星(xing)信(xin)號(hao)進行(xing)信(xin)號(hao)增強(qiang)和濾波處理(li)，得到至少四個第一信(xin)號(hao)；

13、對第一(yi)信(xin)號進(jin)行解析操作，得到每個第一(yi)信(xin)號包含的(de)偽隨機碼和對應的(de)時間(jian)戳(chuo)。

14、進一步(bu)，根據傳(chuan)播時間和光(guang)速計算得到接(jie)收的衛(wei)星數據中每(mei)顆衛(wei)星與(yu)目標接(jie)收器(qi)的真實距離，包括(kuo)：

15、獲取(qu)傳播時間和(he)光速，根據距(ju)離(li)計算公式計算得到每顆(ke)衛星與(yu)目標接收(shou)器的偽距(ju)離(li)；

16、獲取每(mei)顆衛星(xing)(xing)對應的(de)衛星(xing)(xing)數據中的(de)衛星(xing)(xing)鐘差(cha)信息(xi)和(he)目標接收器(qi)的(de)第二鐘差(cha)信息(xi)；

17、利用雙重差(cha)分(fen)法(fa)，校正衛星(xing)鐘差(cha)信(xin)息(xi)和(he)第二鐘差(cha)信(xin)息(xi)，根據(ju)校正結果對偽距(ju)離進行修正，得到每(mei)顆衛星(xing)與目標接收器的真實距(ju)離。

18、進一(yi)步，利用三角測量(liang)原理，結(jie)合每(mei)顆(ke)衛星的坐標信息和與目標接(jie)收器的真(zhen)實距離，確(que)定目標接(jie)收器的實際位置，并(bing)根據(ju)時(shi)間差分方法，計算得到目標接(jie)收器的精確(que)時(shi)間戳，包括(kuo)：

19、基于(yu)三角測量(liang)原理，根據每顆(ke)衛星之間的坐(zuo)標信息，以及(ji)每顆(ke)衛星與目標接(jie)收器的真實距離，構建目標接(jie)收器在地球表面的三維坐(zuo)標的超定(ding)方(fang)程組；

20、利用最小二(er)乘(cheng)法對(dui)超定方(fang)程組(zu)進行求解(jie)，得到目標接收器在地球表面的真實(shi)三維坐(zuo)標，確定目標接收器的實(shi)際位置；

21、根據目(mu)標接收(shou)器(qi)的(de)實際位置，確定目(mu)標接收(shou)器(qi)與每(mei)顆衛星之間的(de)時間差；

22、基于時(shi)間差分(fen)方(fang)法，根據時(shi)間差完成目標接(jie)收器(qi)與(yu)每顆衛(wei)星間的(de)時(shi)鐘同步，得到(dao)目標接(jie)收器(qi)的(de)精確時(shi)間戳。

23、進一步，一種基于衛星定(ding)位系統(tong)的時間測量方(fang)法還包括：

24、當目標(biao)(biao)接(jie)收(shou)器(qi)的數量為(wei)(wei)多個時，獲取(qu)至少四個目標(biao)(biao)接(jie)收(shou)器(qi)為(wei)(wei)核(he)心目標(biao)(biao)接(jie)收(shou)器(qi)；其(qi)中，每一核(he)心目標(biao)(biao)接(jie)收(shou)器(qi)與其(qi)他核(he)心目標(biao)(biao)接(jie)收(shou)器(qi)間的距離小于有效(xiao)信號傳輸的最大距離；

25、獲取至(zhi)少四個核心目標接收器的實際位置和時鐘(zhong)信(xin)息(xi)；

26、計算每一核心目標接收(shou)器的時(shi)鐘(zhong)(zhong)信息(xi)對應的校正衛星時(shi)鐘(zhong)(zhong)的可靠(kao)度，選取可靠(kao)度最高的時(shi)鐘(zhong)(zhong)信息(xi)作為基準時(shi)鐘(zhong)(zhong)；

27、根(gen)據基(ji)準(zhun)時(shi)鐘和所(suo)有核心目(mu)標接收器(qi)(qi)的實際位(wei)置，對所(suo)有核心目(mu)標接收器(qi)(qi)的時(shi)鐘信息進(jin)行同步(bu)；

28、根據時鐘(zhong)同步后的至少(shao)四個核心(xin)目標接收器構建初始自組時鐘(zhong)網；其中，自組時鐘(zhong)網中，每一(yi)目標接收器均(jun)規律的發送攜帶識別信息(xi)(xi)、位置信息(xi)(xi)和時鐘(zhong)信息(xi)(xi)的同步信號；

29、當(dang)任一(yi)目標接收器接收并(bing)識別同(tong)(tong)(tong)步(bu)(bu)信(xin)號時(shi)，根據同(tong)(tong)(tong)步(bu)(bu)信(xin)號的(de)到(dao)達時(shi)間、同(tong)(tong)(tong)步(bu)(bu)信(xin)號的(de)發(fa)出時(shi)間和同(tong)(tong)(tong)步(bu)(bu)信(xin)號的(de)收發(fa)功率，確定當(dang)前同(tong)(tong)(tong)步(bu)(bu)信(xin)號發(fa)送端(duan)和當(dang)前目標接收器的(de)同(tong)(tong)(tong)步(bu)(bu)距(ju)離；

30、若當前目(mu)標(biao)接(jie)收(shou)器(qi)存儲的來自不(bu)同(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)號(hao)發送端的同(tong)(tong)步距離數量不(bu)小于四個時，根(gen)據至少四個同(tong)(tong)步距離以及對應的同(tong)(tong)步信(xin)(xin)(xin)號(hao)發送端的位(wei)置信(xin)(xin)(xin)息，確定(ding)當前目(mu)標(biao)接(jie)收(shou)器(qi)的實際位(wei)置；

31、根據當前目標(biao)接(jie)收器發的(de)實際位(wei)置(zhi)，計(ji)算(suan)同步鐘差；

32、根據同步鐘(zhong)(zhong)(zhong)差和(he)同步信號中的(de)(de)時(shi)鐘(zhong)(zhong)(zhong)信息，對當前目(mu)標接(jie)收器的(de)(de)時(shi)鐘(zhong)(zhong)(zhong)信息進行同步，完成時(shi)鐘(zhong)(zhong)(zhong)同步后，當前目(mu)標接(jie)收器接(jie)入自組時(shi)鐘(zhong)(zhong)(zhong)網，并開始規律的(de)(de)發送攜帶識別(bie)信息、位置信息和(he)時(shi)鐘(zhong)(zhong)(zhong)信息的(de)(de)同步信號。

33、進一(yi)步，計(ji)算(suan)每一(yi)核心目標接收器(qi)的(de)時鐘信息對應的(de)校正衛星時鐘的(de)可(ke)靠(kao)度，選(xuan)取可(ke)靠(kao)度最(zui)高的(de)時鐘信息作(zuo)為基準(zhun)時鐘，包括：

34、獲取預(yu)先設定(ding)的(de)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)定(ding)位(wei)可靠(kao)(kao)程度(du)(du)初(chu)始對照(zhao)表，確定(ding)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)定(ding)位(wei)系統中每一衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)可靠(kao)(kao)程度(du)(du)；其中，衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)定(ding)位(wei)系統的(de)精準度(du)(du)越(yue)高，其包含的(de)每一衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的(de)可靠(kao)(kao)程度(du)(du)越(yue)高；

35、獲取每一核心目(mu)標接收器在計(ji)算得到精確(que)時間戳時接收到的(de)至少四顆衛星數據；

36、根據(ju)衛星定位可靠程度(du)初始對(dui)照表確定至少四顆衛星中的每一顆衛星的可靠程度(du)；

37、計(ji)算(suan)每一核(he)(he)心目標接(jie)收器(qi)對應的所有衛星的可靠(kao)程(cheng)度的平均值，得到每一核(he)(he)心目標接(jie)收器(qi)的時(shi)鐘(zhong)信(xin)息對應的校正衛星時(shi)鐘(zhong)的可靠(kao)度；

38、選取可靠度最(zui)高的時鐘(zhong)信息作為基準時鐘(zhong)。

39、進一步(bu)(bu)(bu)(bu)，根據同(tong)步(bu)(bu)(bu)(bu)信號(hao)的(de)(de)到達時間、同(tong)步(bu)(bu)(bu)(bu)信號(hao)的(de)(de)發出時間和同(tong)步(bu)(bu)(bu)(bu)信號(hao)的(de)(de)收(shou)(shou)發功率，確定當前同(tong)步(bu)(bu)(bu)(bu)信號(hao)發送(song)端和當前目標接收(shou)(shou)器的(de)(de)同(tong)步(bu)(bu)(bu)(bu)距離，包括：

40、獲取同步信(xin)號的(de)收發功(gong)率，基(ji)于(yu)信(xin)號的(de)衰減程度公(gong)式計算得到當前同步信(xin)號發送端和當前目標接(jie)收器的(de)第一距離；衰減程度公(gong)式為：

41、

42、其中，為(wei)第一距(ju)離，為(wei)預設參(can)考距(ju)離，為(wei)同(tong)步(bu)信(xin)號的(de)發射功率(lv)，r為(wei)同(tong)步(bu)信(xin)號的(de)接收功率(lv)，c為(wei)同(tong)步(bu)信(xin)號傳播的(de)速(su)度，f為(wei)同(tong)步(bu)信(xin)號的(de)頻率(lv)，h為(wei)預設傳播損(sun)耗系數；

43、獲取同步信(xin)號的(de)(de)到(dao)達時間和發出時間，基于常規距(ju)(ju)離公式，計(ji)算(suan)得到(dao)當前(qian)同步信(xin)號發送端(duan)和當前(qian)目(mu)標接(jie)收器的(de)(de)第二距(ju)(ju)離；常規距(ju)(ju)離公式為：

44、

45、其中，為(wei)第二距離，為(wei)同(tong)步信號(hao)的(de)到達時間，為(wei)同(tong)步信號(hao)的(de)發出(chu)時間；

46、若和的(de)(de)差值小于預(yu)設傳輸誤差距離(li)，計算得(de)到和的(de)(de)平均距離(li)作(zuo)為(wei)當前同步信(xin)號(hao)發送端和當前目標接收器的(de)(de)同步距離(li)；

47、若和的差值不小于(yu)預設傳輸誤差距離，判定本次(ci)接(jie)收(shou)到的同(tong)步信(xin)號為無效信(xin)號。

48、本發明的有(you)益效果在于：

49、本發明(ming)提出一(yi)種基(ji)(ji)于衛星(xing)定(ding)位系(xi)統的(de)時(shi)間測量方(fang)法，分(fen)別在數(shu)(shu)據庫(ku)總機和相(xiang)應的(de)數(shu)(shu)據庫(ku)分(fen)機中(zhong)裝入目標接(jie)收器，利用衛星(xing)定(ding)位系(xi)統完(wan)成時(shi)鐘(zhong)同步，解(jie)決現有金(jin)融交易數(shu)(shu)據處(chu)理時(shi)，由于地面基(ji)(ji)站或網絡時(shi)間協議(yi)提供的(de)時(shi)間同步誤(wu)差(cha)較(jiao)大導致數(shu)(shu)據處(chu)理精度(du)低(di)的(de)問題。

50、本(ben)發(fa)明(ming)的其(qi)他(ta)(ta)優點、目標和特征將(jiang)在隨后的說(shuo)(shuo)明(ming)書中進行闡述，并(bing)且在某種(zhong)程度上(shang)對本(ben)領域(yu)技術(shu)人員而(er)言(yan)是(shi)顯而(er)易見的，或者本(ben)領域(yu)技術(shu)人員可以從本(ben)發(fa)明(ming)的實(shi)踐中得到(dao)教導。本(ben)發(fa)明(ming)的目的和其(qi)他(ta)(ta)優點可通過在所(suo)(suo)寫(xie)的說(shuo)(shuo)明(ming)書以及附圖中所(suo)(suo)特別指出的結構來實(shi)現和獲得。

51、下面通過(guo)附(fu)圖和實施例，對本發明的技術方案做進一(yi)步的詳細描述。