[发明专利]一种用于时钟同步系统的高精度同步方法及同步系统

说明书

本发明涉及一种用于时钟同步系统的高精度同步方法及同步系统，该方法包括：发射机对同步信号进行过采样、低通滤波，发送至接收机；接收机对接收的同步信号进行正交下变频和低通滤波，并进行载波频偏估计和频偏校正、矩形滤波、与本地同步码进行滑动相关，获取同步信号相关峰值点；提取同步信号相关峰值点的多个相邻点，计算小数修正数值，获取最佳采样点；对该最佳采样点进行平滑滤波，获取平滑滤波后的最佳采样点，并判断最佳采样点是否超过平滑滤波后的最佳采样点预定门限；若是，则弃掉该最佳采样点；若否，则平滑滤波后的最佳采样点与本地时间计数器一起进行时间参数测量控制，层层管控，以降低时钟同步系统中主站与从站之间的精同步误差。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种用于时钟同步系统的高精度同步方法及同步系统。

背景技术

时钟同步系统总体方案设计，整个系统由4个同步站组成，1个基准基站(地面站，下文简称为A)，3个目标基站(流动站，下文简称为B1、B2、B3)。4站同时产生秒脉冲，主站产生100MHz时钟信号，要求主站与从站在不低于10km距离时守时精度不低于4ns。

时钟同步系统总体架构图1所示：

时钟同步技术方案：

目前成熟的时间同步技术有单向定时技术、双向定时技术、定位授时技术及双向时间对比技术等，其中双向时间对比技术具有实时性好、初始化时间短、环境适应性好等特点，尤其双向时间对比技术守时精度较高，从技术上比较符合该项目的实际需要，因此选择双向时间对比技术作为本项目的主要技术实现路线。

双向时间对比示意图如图2所示，双向时间对比方案主要原理如下。

这里用1个基准基站和1个目标基站的时钟同步过程来简要描述双向时间对比技术的工作原理。基准基站和目标基站通过晶振时钟产生各自的时间标准，并在独立的时间标准下产生的时间工作。假设A和B1晶振时钟的时间差为Δt，通过时间比对信号，如果能精准的测出Δt并修正自身的晶振时钟，即可实现A和B1之间的时间同步。

假设A在自己时间为t₀时刻发送时间对比信号，B1在自己时间为t₁时刻接收到主站的时间比对信号，测量差时间差为Δt₁＝t₁-t₀。假设从A到B1的传输时延为τ，则Δt₁＝t₁-t₀＝τ+Δt。同理，B1在自己时间为时刻发送时间对比信号，B1在自己时间为时刻接收到主站的时间比对信号，测量差时间差为假设从A到B1的传输时延为τ，当选取同样的传输频率和合适的信号体制，则可以认为传输时间在双向时间比对信号的传输过程中完全一样，则两时间差相减可得求出A与B1之间的时间同步误差，从而修正时间各自的晶振时钟，达到比较高的同步精度。

高精度定位技术方案：

目前，卫星导航单点定位精度在95％的置信区间可达到20m以内(这里20m指我国自主研发的北斗卫星导航系统，GPS可达到15m以内)，但是这还远未达到航空导航等一些应用系统对米级甚至米内级定位精度的要求。影响卫星导航定位精度的因素之一是接收机测量误差，这些误差包括卫星星历误差，电离层延时和对流层延时等误差成分。目前，差分GPS技术可以有效的消除或大大降低GPS测量误差，从而使差分定位精度要明显高于单点定位精度。

假设某颗卫星(编号为i)在t时刻的地心地固位置坐标为(xⁱ，yⁱ，zⁱ)，而一般由测绘得到的基准站(编号为r)接收天线的位置坐标为(x_r，y_r，z_r)，那么从基准站r到卫星i的几何距离为：

如果基准站接收机对该卫星的伪距测量值为则可以表达成：