[发明专利]利用双向通信传输帧同步码测量距离速度钟差频差的方法

权利要求书

1.一种利用双向通信传输帧同步码测量距离速度钟差频差的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，利用载波信号建立空间通信链路；

步骤二，在基带信号传输帧格式设计中，以预定方式设计测量帧的识别标识，并按照测量频率要求将所述测量帧设置为固定周期分布；

步骤三，利用所述测量帧的识别标识，实时识别并精确测量其帧同步码的末位下降沿出发及到达时刻的绝对时间；

步骤四，综合两端的所述测量帧的出发及到达时刻绝对时间测量值，可通过以下方式计算两端之间的距离、距离变化率、钟差、频差：

根据两端的所述测量帧的出发、到达时刻的测量值，依据光速不变原理，计算出两端之间的距离、速度、钟差与频差，两端之间的速度即距离变化率或径向速度，

其中，在所述步骤四中，主测端处于静止状态，被测端相对于主测端处于运动状态，主测端和被测端发射两对激光信号A、B，C、D，四个激光信号在主测端和被测端对应的本地钟时间测量结果分别为t_E1、t_E2、t_E3、t_E4和t′_S1、t′_S2、t′_S3、t′_S4，设被测端径向速度为v，与主测端初始距离为R₀，时刻t被测端与主测端距离值可由函数表示：

R(t)＝R₀+vt (1)

假设主测端时钟、频率均为准确值，被测端零时刻相对于主测端的钟差为τ，以主、被测端的时钟频率之比Ψ表征其频差，则被测端时间测量值t′_Si对应的准确值为：

t_Si＝ψt′_Si-τ (2)

根据激光信号A、B、C、D的传输过程，则有：

ct_E1+R₀＝(c-v)(ψt′_S2-τ) (3)

ct_E2-R₀＝(c+v)(ψt′_S1-τ) (4)

ct_E3+R₀＝(c-v)(ψt′_S4-τ) (5)

ct_E4-R₀＝(c+v)(ψt′_S3-τ) (6)

将以上公式(3)、(4)、(5)、(6)联立解方程组可得：

将公式(8)、(10)计算得到的v、R₀代入公式(1)，得到t时刻的距离。

2.根据权利要求1所述的利用双向通信传输帧同步码测量距离速度钟差频差的方法，其特征在于，所述载波信号至少包括微波、太赫兹或激光。

3.根据权利要求1所述的利用双向通信传输帧同步码测量距离速度钟差频差的方法，其特征在于，在所述步骤一中执行：

两端的激光终端采用不高预定的捕获跟踪策略，进行相互间的捕获与跟踪，从而建立所述空间通信链路，

所述空间通信链路为星地/星间双向通信链路。

4.根据权利要求1所述的利用双向通信传输帧同步码测量距离速度钟差频差的方法，其特征在于，在所述步骤二中执行：

两端基于CCSDS AOS协议，按照预设的数据格式进行双向双工的信息传输，并采用虚拟信道访问业务标识、识别出所述测量帧，或利用特殊设置的秒内帧计数标识、识别整秒发送帧，从而作为所述测量帧，

其中，在所述双向双工的信息传输过程中，两端均使用本地时间系统精确测量所述测量帧的帧头出发时刻。

5.根据权利要求4所述的利用双向通信传输帧同步码测量距离速度钟差频差的方法，其特征在于，在所述步骤二中还包括：

两端将所接收到的光信号转换为模拟电信号，并对所述模拟电信号进行模数转换，对转换后得到的数字信号进行位同步、帧同步，从而恢复出原始通信数据。