[發明專利]一種高精度遠程時間同步方法

無效

• 申請號: 201310418274.8
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103516457A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 張升康;王宏博;楊軍;馮克明
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第二研究院二〇三所
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

技術領域

本發明涉及一種時間同步方法，特別是一種高精度遠程時間同步方法。

背景技術

高精度時間同步是指利用各種技術手段使相距一定距離兩個或多個時鐘輸出的時間精確對準，在雙或多基地雷達、無線電導航等領域具有重要的應用價值，它是實現目標高精度測距和定位的基礎。傳統的時間同步多采用GPS或地基長波授時等方法來實現。長波時間同步方法通過接收BPL長波授時臺或長河二號地基導航臺發射的信號，從中解調出時間同步信息，長波同步方法精度不高，地波一般可以達到微秒量級，天波只能達到毫秒量級，只能滿足中低精度時間同步用戶的需求。基于GPS的時間同步方法較多，主要包括GPS單站授時同步法、GPS共視時間同步法和GPS載波相位時間同步方法。GPS單站授時同步方法通過接收機多顆GPS衛星信號，根據測量的偽距聯合解算出接收機的位置和鐘差，并將接收機時鐘同步到GPS時間上，可以實現優于100ns時間同步精度，同步精度有限，無法滿足高精度時間同步用戶的需要；GPS共視時間同步法要求同步站點的GPS接收機在同一時刻觀測同一顆或多顆衛星，通過在站間交換觀測并對數據求差，消除衛星軌道和鐘差對接收機的共有影響，降低信號傳輸路徑電離層等相關，可以將時間同步精度提高至5ns量級，但共視法需要在同步站間交換測量數據，且隨著站間基線的增大，共視法的同步精度也將隨之降低。GPS載波相位時間同步法是一種精度很高的時間同步方法，可以實現優于1ns的同步精度，但載波相位技術需要使用國際衛星導航服務機構的精密星歷和鐘差數據，同步的實時性很差。總體來說，基于GPS時間同步方法要么同步精度不高，要么需要大量后處理導致同步實時性不夠，特別是，GPS系統受美國控制且接收機容易受到有意或無意干擾，易產生性能指標下降甚至不可用，在某些場合下使用存在較大風險。

發明內容

本發明目的在于提供一種高精度遠程時間同步方法，解決基于GPS的時間同步方法同步精度不高、同步實時性差、易受干擾等問題。

一種高精度遠程時間同步方法的具體步驟為：

第一步??搭建高精度時間同步系統

高精度時間同步系統，包括：一個主站和多個從站。主站，包括：主原子鐘、主時間頻率綜合器、主時間比對調制解調器、主衛通收發機、主衛通天線和鏈路切換模塊；從站，包括：從原子鐘、從時間頻率綜合器、從時間比對調制解調器、從衛通收發機、從衛通天線和時差數據采集預報模塊。

主站與從站之間通過地球同步衛星建立衛星雙向時間比對鏈路。

在主站中，主原子鐘10MHz信號輸出端口與主時間頻率綜合器的參考輸入端相連，主時間頻率綜合器的10MHz和1PPS信號輸出端口與主時間比對調制解調器的參考輸入端相連，主時間比對調制解調器的中頻輸出端與主衛通收發機的中頻輸入端口相連，主時間比對調制解調器的中頻輸入端與主衛通收發機的中頻輸出端口相連，主衛星收發機的微波輸入輸出端與主天線饋源端相連，鏈路切換模塊與主時間比對調制解調器控制端口相連。

在從站中，從原子鐘10MHz信號輸出端口與從時間頻率綜合器的參考輸入端相連，從時間頻率綜合器的10MHz和1PPS信號輸出端口與從時間比對調制解調器的參考輸入端相連，從時間比對調制解調器的中頻輸出端與從衛通收發機的中頻輸入端口相連，從時間比對調制解調器的中頻輸入端與從衛通收發機的中頻輸出端口相連，從衛星收發機的微波輸入輸出端與從天線饋源端相連，時差數據采集預報模塊與從時間比對調制解調器數據端口相連。

鏈路切換模塊的功能為：周期性地向主時間比對調制解調器控制端寫入鏈路切換控制命令，實現主站與各從站間的鏈路切換。

時差數據采集預報模塊的功能為：采集從時間比對調制解調器的測量數據，在鏈路工作期間將測量時差數據輸出給用戶，在鏈路中斷期間將預報時差數據輸出給用戶。

第二步?主站與從站進行時間比對

主站是整個時間同步系統的基準站，各從站通過與主站進行衛星雙向時間比對測量本地秒脈沖與主站秒脈沖相對時差、時速和時漂參數。在主站與從站比對時，主站通過主衛通天線向衛星發射信號，通信衛星接收主站信號并進行轉發，從站利用從衛通天線接收該轉發信號，與此同時，從站也通過從衛通天線向衛星發射信號，通信衛星接收從站信號并進行轉發，主站利用主衛通天線接收該轉發信號，如此實現主站與從站的衛星雙向時間比對。主站在同一時間只能與一個從站進行時間比對，完成一個時間比對周期后再，主站再和下一個從站進行衛星雙向時間比對，并依次輪回比對。從站相對主站的時差將根據比對期間測量時差、時速、時漂參數來進行預報。