[發明專利]一種高魯棒性的衛星星座時間自同步方法

有效

• 申請號: 201910745234.1
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110518960B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 吳桐;李文屏;惠騰飛;龔險峰;劉曉旭;劉明洋
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04L7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

本發明給出了一種高魯棒性的衛星星座時間自同步方法，屬于衛星通信領域。在低軌全球移動通信衛星星座系統中，對于采用了TDMA通信體制或采用了時分全雙工(TDD)通信模式時，需要全網時間同步，才能保證通信的順利完成。同時，為了保證全網時間同步后的衛星星座在時間失步后能夠快速再次同步，因此對時間同步保持的魯棒性提出了較高的要求。本發明基于衛星星座拓撲結構，分析了異軌衛星時間同步誤差，結合同軌衛星時間同步誤差低的特點，給出了衛星星座全網時間初始同步過程；基于時間錯誤模式分析，給出了時間突發錯誤的檢測和糾正方法。本發明降低了衛星星座時間同步誤差，提高了時間同步保持的魯棒性。

技術領域

本發明屬于衛星通信領域，涉及衛星星座的全網時間自同步方法，可用于含有TDD星間鏈路的全球衛星星座系統。

背景技術

對于低軌全球移動通信衛星星座對時間同步的需求，例如用戶鏈路采用了TDMA通信體制或采用了時分全雙工(TDD)通信模式時，就需要全網時間同步，才能保證通信的順利完成。同時，為了保證全網時間同步后的衛星星座在時間失步后能夠快速再次同步，因此對時間同步保持的魯棒性提出了較高的要求。

文獻一：Dongxia Wang,et al,Autonomous Time Synchronization forNavigation Constellation based on Inter-satellite Link,Proceedings of the48th Annual Precise Time and Time Interval Systems and Applications Meeting,2017.該文獻利用雙向時間同步算法，將2顆導航衛星間的時間進行同步，重點使用卡爾曼濾波和自適應算法來使得時間自同步精度提高，并著重分析了時間同步誤差來源及計算方法，給出了理論推導，給出的導航衛星時間誤差來源包括時鐘偏差、電離層延時、相對論延時、多徑延時、隨機誤差等。然而其沒有給出整個星座的時間同步方式并分析整體誤差，也沒有給出時間同步自糾正的方法。

文獻二：Huang Feijiang,et al,Autonomous Time Synchronization Algorithmand Time Synchronization Link Performance Analysis in the SatelliteConstellation,Wireless Communications Networking and Mobile Computing,2010.該文獻利用雙向時間同步算法，給出了GEO、IGSO、MEO衛星之間的時間同步，重點分析了由于衛星相對運動引起的指向誤差，同時給出了鏈路計算和衛星功耗計算，利用S波段信號進行了舉例分析和仿真計算。也同樣沒有給出整個星座的時間同步方式并分析整體誤差，也沒有給出時間同步自糾正的方法。

文獻三：呂宏春等，星間鏈路體制下的星地雙向時間同步方法，宇航學報，2017。該文獻推導出了星間鏈路體制下的星地雙向時間同步數學模型，計算了在軌試驗期間衛星與地面站的相對鐘差，并對計算結果分別按周、天和小時時長進行參數擬合，最后進行短期頻率穩定度分析，得出了一致性高、擬合精度高和短期穩定度高的結論。該文獻重點是在分析雙點之間的時間同步算法，但沒有考慮整個星座的時間同步。

文獻四：申景詩等，基于Proximity-1協議的星間測距與時間同步技術研究，航天器工程，2016。該文獻給出了基于小型編隊衛星的時間同步方法，主要使用非相干時間同步方法，詳細給出了算法的計算公式推導、模型誤差分析、理論分析和實驗仿真結果，其算法提高了時間同步精度。但是其算法僅適用于小型編隊衛星，對全球性的衛星星座適應性未作說明。