[发明专利]一种星地激光时间比对系统

权利要求书

1.一种星地激光时间比对系统，其特征在于，该系统包括：

地面设备，其向卫星发射激光脉冲信号，并记录地面发射激光脉冲信号时的地面钟的时刻值T_G，同时记录地面接收到从卫星上反射回的所述激光脉冲信号时的地面钟的时刻值T_B，并接收所述激光脉冲信号到达卫星时的卫星钟的时刻值T_S，根据式（1）-（5）计算得到卫星钟和地面钟的钟差ΔT，

ΔT=T_G+t_上行-T_S         （1），

t_上行=（t-Δ）/2        （2），

t=T_B-T_G                （3），

Δ=V_Φt/2·cosH·sinA  （4），

V_Φ=ωa·cosΦ         （5），

其中，t_上行为所述激光脉冲信号从地面到达卫星所需的时间，t为所述激光脉冲信号在卫星和地面之间往返的飞行时间，Δ为由地球自转引起的Sagnac效应的修正值，V_Φ为大地纬度为Φ处的地球自转线速度，a为地球半径，ω为地球自转速度，H和A分别为卫星相对于地面的高度和方位角度；以及

星载设备，其接收所述激光脉冲信号，并将该激光脉冲信号按原路反射回地面，同时测量所述激光脉冲信号到达卫星时的卫星钟的时刻值T_S，并将该激光脉冲信号到达卫星时的卫星钟的时刻值T_S下传至所述地面设备。

2.根据权利要求1所述的星地激光时间比对系统，其特征在于，所述地面设备包括：

产生所述激光脉冲信号的激光器；

与所述激光器连接的激光测距望远镜，其一方面将所述激光脉冲信号发射至卫星，另一方面接收从卫星上反射回的所述激光脉冲信号；

与所述激光测距望远镜连接的光子探测系统，其将所述从卫星上反射回的所述激光脉冲信号转换为电信号后输出；

与所述光子探测系统连接的地面计时器，其接收一地面时间频率系统输出的地面时间频率基准信号，并且一方面根据该地面时间频率基准信号以及所述激光脉冲信号，记录所述地面发射激光脉冲信号时的地面钟的时刻值T_G，另一方面根据所述地面时间频率基准信号以及所述光子探测系统输出的电信号，记录所述地面接收到从卫星上反射回的所述激光脉冲信号时的地面钟的时刻值T_B；

地面数据传输系统，其接收所述激光脉冲信号到达卫星时的卫星钟的时刻值T_S；以及

与所述地面计时器以及地面数据传输系统连接的地面控制系统，其计算得到所述卫星钟和地面钟的钟差ΔT。

3.根据权利要求1或2所述的星地激光时间比对系统，其特征在于，所述星载设备包括：

激光反射器，其接收所述激光脉冲信号，并将该激光脉冲信号按原路反射回地面；

激光时差测量仪，其探测所述激光脉冲信号，并根据一星载时间频率系统输出的卫星时间频率基准信号，测量所述激光脉冲信号到达卫星时的卫星钟的时刻值T_S；以及

与所述激光时差测量仪连接的星载数据传输系统，其接收并将所述激光脉冲信号到达卫星时的卫星钟的时刻值T_S下传至所述地面设备。

4.根据权利要求3所述的星地激光时间比对系统，其特征在于，所述激光时差测量仪包括：

激光探测器，其探测所述激光脉冲信号，并将该激光脉冲信号转化为电信号后输出；以及

与所述激光探测器连接的激光计时器，其一方面测量所述激光探测器输出的电信号与所述卫星时间频率基准信号中包含的基准脉冲信号的时间间隔TI，并根据该时间间隔TI，测量并向所述星载数据传输系统输出所述激光脉冲信号到达卫星时的卫星钟的时刻值T_S；另一方面根据所述星载数据传输系统输出的由所述地面设备发出的控制指令，向所述激光探测器输出门控信号。