[发明专利]一种高精度远程时间同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种时间同步方法，特别是一种高精度远程时间同步方法。

背景技术

高精度时间同步是指利用各种技术手段使相距一定距离两个或多个时钟输出的时间精确对准，在双或多基地雷达、无线电导航等领域具有重要的应用价值，它是实现目标高精度测距和定位的基础。传统的时间同步多采用GPS或地基长波授时等方法来实现。长波时间同步方法通过接收BPL长波授时台或长河二号地基导航台发射的信号，从中解调出时间同步信息，长波同步方法精度不高，地波一般可以达到微秒量级，天波只能达到毫秒量级，只能满足中低精度时间同步用户的需求。基于GPS的时间同步方法较多，主要包括GPS单站授时同步法、GPS共视时间同步法和GPS载波相位时间同步方法。GPS单站授时同步方法通过接收机多颗GPS卫星信号，根据测量的伪距联合解算出接收机的位置和钟差，并将接收机时钟同步到GPS时间上，可以实现优于100ns时间同步精度，同步精度有限，无法满足高精度时间同步用户的需要；GPS共视时间同步法要求同步站点的GPS接收机在同一时刻观测同一颗或多颗卫星，通过在站间交换观测并对数据求差，消除卫星轨道和钟差对接收机的共有影响，降低信号传输路径电离层等相关，可以将时间同步精度提高至5ns量级，但共视法需要在同步站间交换测量数据，且随着站间基线的增大，共视法的同步精度也将随之降低。GPS载波相位时间同步法是一种精度很高的时间同步方法，可以实现优于1ns的同步精度，但载波相位技术需要使用国际卫星导航服务机构的精密星历和钟差数据，同步的实时性很差。总体来说，基于GPS时间同步方法要么同步精度不高，要么需要大量后处理导致同步实时性不够，特别是，GPS系统受美国控制且接收机容易受到有意或无意干扰，易产生性能指标下降甚至不可用，在某些场合下使用存在较大风险。

发明内容

本发明目的在于提供一种高精度远程时间同步方法，解决基于GPS的时间同步方法同步精度不高、同步实时性差、易受干扰等问题。

一种高精度远程时间同步方法的具体步骤为：

第一步  搭建高精度时间同步系统

高精度时间同步系统，包括：一个主站和多个从站。主站，包括：主原子钟、主时间频率综合器、主时间比对调制解调器、主卫通收发机、主卫通天线和链路切换模块；从站，包括：从原子钟、从时间频率综合器、从时间比对调制解调器、从卫通收发机、从卫通天线和时差数据采集预报模块。

主站与从站之间通过地球同步卫星建立卫星双向时间比对链路。

在主站中，主原子钟10MHz信号输出端口与主时间频率综合器的参考输入端相连，主时间频率综合器的10MHz和1PPS信号输出端口与主时间比对调制解调器的参考输入端相连，主时间比对调制解调器的中频输出端与主卫通收发机的中频输入端口相连，主时间比对调制解调器的中频输入端与主卫通收发机的中频输出端口相连，主卫星收发机的微波输入输出端与主天线馈源端相连，链路切换模块与主时间比对调制解调器控制端口相连。

在从站中，从原子钟10MHz信号输出端口与从时间频率综合器的参考输入端相连，从时间频率综合器的10MHz和1PPS信号输出端口与从时间比对调制解调器的参考输入端相连，从时间比对调制解调器的中频输出端与从卫通收发机的中频输入端口相连，从时间比对调制解调器的中频输入端与从卫通收发机的中频输出端口相连，从卫星收发机的微波输入输出端与从天线馈源端相连，时差数据采集预报模块与从时间比对调制解调器数据端口相连。

链路切换模块的功能为：周期性地向主时间比对调制解调器控制端写入链路切换控制命令，实现主站与各从站间的链路切换。

时差数据采集预报模块的功能为：采集从时间比对调制解调器的测量数据，在链路工作期间将测量时差数据输出给用户，在链路中断期间将预报时差数据输出给用户。

第二步 主站与从站进行时间比对

主站是整个时间同步系统的基准站，各从站通过与主站进行卫星双向时间比对测量本地秒脉冲与主站秒脉冲相对时差、时速和时漂参数。在主站与从站比对时，主站通过主卫通天线向卫星发射信号，通信卫星接收主站信号并进行转发，从站利用从卫通天线接收该转发信号，与此同时，从站也通过从卫通天线向卫星发射信号，通信卫星接收从站信号并进行转发，主站利用主卫通天线接收该转发信号，如此实现主站与从站的卫星双向时间比对。主站在同一时间只能与一个从站进行时间比对，完成一个时间比对周期后再，主站再和下一个从站进行卫星双向时间比对，并依次轮回比对。从站相对主站的时差将根据比对期间测量时差、时速、时漂参数来进行预报。