[发明专利]卫星授时一体机及其授时方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星授时技术，特别涉及一种卫星授时一体机、以及一种卫星授时一体机的授时方法。

背景技术

在现代通信、测控系统中需要多个设备之间时间系统之间长期保持相互同步，且同步精度需要达到亚微秒(us)级甚至纳秒(ns)级。目前能够达到亚us级或ns级同步精度的授时方案包括地面有线授时系统和卫星授时两种方式。其中，地面有线授时网络一般为局域授时专网，但受到网络部署区域和网络私有两方面限制无法得到广泛应用；而卫星授时则具有开放性、覆盖广、精度高、成本低等特点因而得到广泛的应用。

图1简易示出了现有的一种分体式卫星授时设备，其至少包括远端的外置GPS天线110、以及近端的GPS星卡120，远端与近端之间通过射频电缆130实现GPS天线110到GPS星卡120的射频信号传送、以及GPS星卡120对天线110的电源馈电。其中，远端的外置GPS天线110至少包括单模的天线馈源111、滤波电路112等，而近端的GPS星卡120则具有单模的定位解算功能，用以从来自GPS天线110的卫星信号中定位解算出时标信号(1PPS)和时间信息(TOD)，并将时标信号和时间信息通过单端电气特性信号140发送至被授时设备，实现对被授时设备的授时。

然而，由于近端的GPS星卡120与被授时设备之间采用单端电气特性信号140、即仅以地为参考的信号，因而为了避免传递的信号受干扰，只能将近端的GPS星卡120与被授时设备之间传送距离限制在10米以内。

此外，由于射频线缆会导致损耗，因而远端与近端之间的射频电缆长度也不能超过100米。从而，在需要同时确保近端的星卡与被授时设备之间传送距离不超过10米、以及远端与近端之间的射频线缆长度不超过100米的情况下，会使得远端和近端的工程安装较为困难；反之，如果在工程安装时不能确保上述的距离限制，则会由于不满足理想工作条件，而使导致分体式卫星授时设备对被授时设备的授时可靠性大大降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种卫星授时一体机、以及一种卫星授时一体机的授时方法，能够扩展卫星授时一体机与被授时设备之间的物理距离。

本发明提供的一种卫星授时一体机，包括：

天线，其接收卫星信号；

滤波电路，其对天线接收到的卫星信号进行滤波的滤波电路；

定位解算电路，其对滤波后的卫星信号进行定位解算、并得到时标信号和时间信息，将得到的时标信号发送至时延补偿电路和微控制器；

还包括：微控制器、测量电路、时延补偿电路、差分通信电路，其中：

测量电路，其通过差分通信电路与被授时设备交互校准序列，并观测发送校准序列的本端时间、以及被授时设备反馈的校准序列的本端接收时间；

时延补偿电路，其根据测量电路收发校准序列的时间、以及被授时设备收发校准序列的时间，对定位解算电路得到的时标信号进行校准，并将校准后的时标信号通过差分通信电路发送至被授时设备；

微控制器，其依据定位解算电路得到的时标信号，将定位解算电路得到的对应时间信息通过差分通信电路发送至被授时设备、并使该时间信息与校准后的对应时标信号同步发送，还通过差分通信电路向被授时设备通告测量电路接收校准序列的时间、并接收被授时设备通告的对端收发校准序列的时间；

差分通信电路，其通过线缆与被授时设备交互差分信号。

微控制器进一步控制差分通信电路的收发状态，使差分通信电路以半双工方式通过线缆与被授时设备交互差分信号。

定位解算电路、测量电路、时延补偿电路、差分通信电路挂接于微控制器总线，且，定位解算电路进一步通过直连信号线分别与微控制器和时延补偿电路相连、并通过直连信号线将时标信号发送至微控制器和时延补偿电路。

测量电路包括：

校准序列产生器，其产生校准序列、并通过差分通信电路发送至被授时设备；

发送时间观测器，其观测校准序列产生器所产生的校准序列的本端发送时间、并通过微控制器总线发送至时延补偿电路；

接收时间观测器，其通过差分通信电路接收被授时设备反馈的校准序列、并观测该校准序列的本端接收时间，然后通过微控制器总线发送至时延补偿电路。

校准序列产生器与发送时间观测器通过直连信号线相连、接收时间观测器与差分通信电路通过直连信号线相连。

差分通信电路包括：

发送选择器，其选择校准序列产生器产生的校准序列、以及时延补偿电路校准后的时标信号中的一路发送至第一半双工差分收发器；