[發明專利]基于脈沖調制信道的時頻同步系統與方法

有效

• 申請號: 202011019395.1
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112134640B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 李志天;薛博;鄒旭東;熊興崟;楊伍昊;汪政
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種基于脈沖調制信道的時頻同步系統與方法，時頻同步系統包括：核心控制模塊，用于生成時頻同步脈沖信號；信號收發模塊，用于接收和發送時頻同步脈沖信號；時頻綜合模塊，用于將濾波后的校正鐘差T與預設鐘差閾值進行比較，判斷是否需要調整本地時鐘節點的時鐘信號；在判斷需要調整本地時鐘節點的時鐘信號的情況下，接收濾波后的校正鐘差T，通過時頻綜合模塊中的壓控控制頻率源，調整本地時鐘節點的時鐘信號，實現本地時鐘節點的時鐘信號與預設待同步節點的時鐘信號同步。

技術領域

本公開涉及時頻同步技術領域，尤其涉及一種基于脈沖調制信道的時頻同步系統與方法。

背景技術

無線時頻同步技術主要有以下幾類：一是基于衛星通信的時頻同步方案，包括衛星雙向時頻傳遞(TWSTFT)、全球導航衛星系統(GNSS)載波相位時頻傳遞等，此類方案對時精度高，同步網絡規模大，但其同步過程依賴衛星作為時頻基準或者作為傳遞途徑，因此無法在GNSS拒止條件下為全網各節點提供時頻同步服務；二是激光傳遞方法，即通過激光脈沖在空間的傳播來實現地面與衛星時鐘或地球上遠距離兩地時鐘的同步，具有很高的準確度和穩定度，其時頻同步精度最高可達到5ps～10ps。但此類同步系統成本高，設備復雜，工況條件要求高，且易受天氣等條件限制，無法全天候工作；三是基于NTP、PTP協議的無線網絡時間同步，此類方案部署方便，成本較低，但同步精度往往只能達到毫秒級，無法滿足高精度時頻同步要求。

現有技術中，超寬帶(UWB)技術由于系統復雜度低，發射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，截獲能力低，定位精度高等優點，逐步開始向時間同步領域滲透，業內也出現了利用UWB信道作為載波的無線時鐘同步方案。典型方案如授權專利CN107182123B“一種UWB定位系統的同步方法及同步系統”，該專利公開了一種簡單的UWB定位系統的同步方法，利用UWB信道實現了節點間時鐘粗同步。但該專利只是通過獲取相鄰節點的時間戳計算出修正因子，沒有經過雙向時間同步解算、濾波處理與PID控制等操作，同步精度較低。

因此，在實現本公開構思的過程中，發明人發現，相關技術中至少存在如下問題：時頻同步系統成本高，設備復雜，工況條件要求高，同步精度較低。

發明內容

有鑒于此，本公開提供了一種基于脈沖調制信道的時頻同步系統與方法。

本公開的一個方面提供了一種基于脈沖調制信道的時頻同步系統，時頻同步系統包括：

核心控制模塊，用于生成時頻同步脈沖信號。

信號收發模塊，用于接收和發送時頻同步脈沖信號。

信號收發模塊包括：

第一收發單元，用于生成并向預設待同步節點發送第一時頻同步脈沖信號；接收來自預設待同步節點的第二時頻同步脈沖信號。

第二收發單元，用于生成并向預設待同步節點發送第三時頻同步脈沖信號；接收來自預設待同步節點的第四時頻同步脈沖信號。

第一計算單元，根據發送第一時頻同步脈沖信號的時間戳、預設待同步節點接收第一時頻同步脈沖信號的時間戳后發送的第一時頻同步脈沖信號的時間戳、接收來自預設待同步節點的第二時頻同步脈沖信號的時間戳、接收到第二時頻同步脈沖信號的時間戳、根據發送第三時頻同步脈沖信號的時間戳、預設待同步節點接收第三時頻同步脈沖信號的時間戳后發送的第三時頻同步脈沖信號的時間戳、接收來自預設待同步節點的第四時頻同步脈沖信號的時間戳、接收到第四時頻同步脈沖信號的時間戳，利用雙向時間同步方法計算校正鐘差T；

第二計算單元，用于對校正鐘差T進行濾波處理，得到濾波后的校正鐘差T。

時頻同步系統，還包括：