[发明专利]一种高动态下站间高精度时频同步方法

说明书

一种高动态下站间高精度时频同步方法，动站向基准站发送信息帧和同步码，基准站获得基准站到达时间；基准站向流动站发送信息帧和同步码，流动站获得流动站第一次到达时间；基准站再次向流动站发送信息帧和同步码，流动站获得流动站第二次到达时间；计算基准站和流动站之间的相对运动速度和多普勒频率；计算基准站和流动站之间的时差信息，流动站根据时差信息调整流动站本地时间，使得流动站与基准站达到时间同步；计算基准站和流动站之间的晶振频差信息，流动站根据晶振频差信息调整流动站的晶振频率，使得流动站与基准站达到频率同步。本发明获取高精度站间时差信息，并通过检测站间载波相位变化率，实现基准站和流动站的频率同步。

技术领域

本发明涉及数字通信领域，尤其涉及一种高动态下站间高精度时频同步方法。

背景技术

多载体组网探测与协同控制已成为防空反导武器装备发展的重要方向，多载体协同探测体制可以有效提高作用距离和测量精度，受到国内外研究人员的重视。多载体间的协同组网通信和协同定位，需要将网络内部各个载体的时间和频率进行精确同步，才能实现对目标的高精度定位。现有技术一般通过导航卫星信号结合高精度原子钟对不同的设备进行时间同步，但该方法一方面对导航卫星信号依赖性较强，容易受到外界干扰，且启动预热时间较长，不适用于弹载系统。采用基于双向通信的时频同步方法可以提高系统抗干扰能力，在原有通信链路上进行一定的改进即可获得时频同步功能，可以在不增加硬件成本的情况下较好的适应弹载应用需求。

现有的文献对时频同步方法进行了研究。文献1(谢容平，孙凌枫，朱峰，时频中心时间同步方法[J].指挥信息系统与技术，2016,7(1):58-62.)给出了多种时频同步方法，对比了各种方法所能达到的同步精度，并对基于卫星共视方法进行了详细介绍。卫星共视时频同步方法可以达到纳秒级时间同步精度，但该方法只适用与地面设备的时频同步，未提及高动态飞行情况下的同步性能。文献2(纪元法，梁涛，孙希延，严素清，卢伟军.伪卫星网络时频同步系统设计与实现[J].嵌入式技术，2018,6(44):39-43)提出的伪卫星自组织网络时频同步方法，同样采用双向测量方法，但该方法未针对高动态情况进行改进，不适用于高动态场景，且该方法需要对信号进行持续跟踪，抗干扰能力较弱，功能较为单一。专利1(北斗可驯授时方法及装置，CN201811627948.4，2018)提供了一种北斗可驯授时方法及装置，该方法通过接收北斗卫星信号进行时间同步，但并未说明所能达到的时间同步精度。专利2(一种时钟时频一体传输方法及装置，CN201810916848.7，2018)提出了一种基于IRIG-B码进行时间及频率传递方法，该方法通过RS485、多模光纤、单模光纤等进行传输，不适用无线传输方式。

发明内容

本发明提供一种高动态下站间高精度时频同步方法，采用改进的RTT时间同步方法，获取高精度站间时差信息，并通过检测站间载波相位变化率，实现基准站和流动站的频率同步。

为了达到上述目的，本发明提供一种高动态下站间高精度时频同步方法，包含以下步骤：

基准站和流动站按照固定的时隙长度ΔT发送信息帧和同步码；

流动站向基准站发送信息帧和同步码，基准站获得基准站到达时间TOA_I；

基准站向流动站发送信息帧和同步码，流动站获得流动站第一次到达时间TOA_R1；

基准站再次向流动站发送信息帧和同步码，流动站获得流动站第二次到达时间TOA_R2；

计算基准站和流动站之间的相对运动速度v和多普勒频率f_d；

其中，f_c为载波频率；

计算基准站和流动站之间的时差信息ε，流动站根据时差信息ε调整流动站本地时间，使得流动站与基准站达到时间同步；