[发明专利]一种基于最小二乘法模型的时钟调整算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于最小二乘法模型的时钟调整算法，可用于采用修正高稳晶体方法来提供高精度时钟源的时钟设备，属于通信技术领域。

背景技术

数字同步网是数字通信网正常运行的基础，也是保障各种业务网运行质量的重要手段。它与电信管理网、信令网一起并列为电信网的三大支撑网，在电信网中具有举足轻重的地位。

对于任何通信设备，都需要时钟为其提供工作频率，所以时钟性能是影响设备性能的一个重要方面。时钟常被称为设备的心脏。时钟工作时的性能主要由两个方面决定：自身性能和外同步信号的质量。而外同步信号的质量就是由数字同步网来保证的。当设备组成系统和网络后，数字同步网必须为系统和网络提供精确的定时，以保障其正常运行，网内各节点时钟的精度影响一个数字通信网工作是否正常。

我国的数字通信网规模庞大，分布范围广，所以数字同步网一般要接收几个基准主时钟共同控制。如果采取定时链路来传输定时信号，那么随着数字传输距离的增长，传输损伤逐渐增大、可靠性逐渐降低。而利用装配在基准钟上的GPS接收机跟踪UTC(世界协调时)，来实现对基准钟的不断调整，使之与UTC保持一致的长期频率准确度，从而达到各个基准钟同步运行和全网高度同步的目的是切实可行的，也是方便实用的。并且，在数字同步网中采用GPS配置基准钟，实现方法简单，同步时间精度高，提高了全网性能，成本却相对低廉，并且便于维护管理，所以GPS时钟在基准钟中得到广泛使用。

GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global PositionSystem的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。它的含义是，利用导航卫星进行测时和测距，构成全球定位系统，这一全球卫星定位系统简称为GPS。GPS系统的空间部分由24颗卫星组成，均匀分布在6个仰角为55度的轨道面上。GPS系统的利用者接收卫星发送的扩频信号，测量电波传播时间求出卫星到接收机天线的距离，利用空间三球相交一点的原理，解算以接收机位置为未知数的方程，从而确切知道接收机的位置。它可以为全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、速度和时间信息，可以满足各种不同用户的需要。GPS系统由空中卫星、地面跟踪监测站、地面卫星数据注入站、地面数据处理中心和数据通讯网络等部分组成。用户只需购买GPS接收机，就可享受免费的导航、授时和定位服务。当前，GPS时钟已成为世界上传播范围最广、精度最高的时间发布系统之一，民用接收机接收到的GPS时钟与国际标准时间UCT(Universal Co-ordinated Time)保持高度同步，最高精度可达20ns。但是，民用GPS时钟的可靠性并没有得到保障，其所有者并不保证GPS的精度和可靠性，对民用用户不承担责任。而且GPS接收机接收到的GPS时钟或多或少存在以下一些误差：(1)星历误差：GPS信号中予报的卫星位置的误差，(2)卫星钟差：GPS信号中予报的卫星原子钟的偏差，(3)电离层误差：由于大气电离层效应引起的GPS信号接收的误差，(4)对流层误差：由于大气对流层效应引起的GPS信号接收的误差，(5)多径误差：由于反射信号进入接收机天线引起的GPS信号接收的误差，(6)接收机误差：由于热噪声、软件和各通道之间的硬件偏差等引起的测量值误差，(7)跟踪卫星过少误差：在某些条件下GPS接收机锁定的卫星小于4颗而产生定时误差。因此，在实际应用中，GPS接收机产生的时钟信号的精度和稳定性难以得到保证。通常GPS接收机给出的时钟精度以概率指标表示，接收机产生秒脉冲(1PPS)的误差服从正态分布。例如MOTOROLAUT ONCORE型接收机，统计精度为50ns(1σ)。表示该接收机的秒脉冲偏差服从正态分布，GPS时钟误差落于1σ范围(50ns)内的慨率为0.6828，落于2σ范围(100ns)内的慨率为0.9546；落于3σ范围(150ns)内的慨率为0.9974。但在卫星失锁或卫星时钟实验跳变的条件下，GPS时钟误差甚至达几十上百毫秒。

为了与GPS系统抗衡，俄罗斯构造了GLONASS(Global Orbiting NavigationSatellite System)定位系统。该系统提供给民用时钟信号的精度较高，但接收机价格较贵，同样俄罗斯也不保证GLONASS的精度和可靠性，对民用用户也不承担责任，且造价高，难以得到广泛推广应用。