[发明专利]一种基于时延控制的自主守时系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于时延控制的自主守时系统及方法，涉及通信领域，包括：卫星信号接收模块、原子钟和FPGA。发明中主要使用本地的原子钟和来自卫星(GPS/北斗)授时的1PPS信号，利用FPGA进行一段时间的测量后，在后续卫星授时的信号缺失的情形下，能够保证时间信号在短期内实现高精度的同步输出。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于时延控制的自主守时系统及方法。

背景技术

高精度的时间频率标准是信息化时代的重要构成元素，它在科技、军事和经济、社会生活等领域都发挥着至关重要的作用。从基础科学的研究、工程技术的发展、到关系着国计民生的重要部门和领域的运转，以及直接影响到国家安全的国防事业的正常运作等方方面面，都依赖高精度的时间同步。

高精度的时间频率源传递到使用者所在地的过程中需要用到各种手段来保证精确度。伴随着技术的发展，先后出现了短波、长波、微波、电视、卫星等方式来实现标准时间频率的传输。其中，国内卫星授时时钟同步精度已经达到亚纳秒(10^-10)级。通过卫星同步时钟可以提供非常稳定的时钟信号，所以在各行各业都有着较为广泛的应用。而说到卫星授时，主要相关的就是1PPS秒脉冲信号和时间标识信号。

现有比较成熟的守时技术是传统卫星授时同步系统，其工作流程为：由天线接收到卫星传递的时间信号，在本地的接收模块对其解码，得到相应的秒脉冲信号，并实时发送到用户端。由上述过程可以得知，传统的卫星授时系统需要全程依赖卫星信号的参与，在卫星信号被干扰的情况下，该技术的直接使用将会被限制。

光信号的传输不受电磁场的影响，因此基于光纤的时间传递系统在传统技术的基础上规避了信号干扰的弊端。但是同时也有其自身难以解决的问题：1)当光纤长度超过几百公里时，路径损耗及光纤噪声等问题凸显，信噪比严重下降，精度难以保证，该问题虽可通过增加双向光纤放大器及增加中继站的方式解决，但与此相对的是成本的激增；2)目前光纤时频传递需要布设专用光纤，费用昂贵；3)此技术使用时，光纤需要提前铺设。但是在以战场等场景中使用时，无法适应部队等要求的机动性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于时延控制的自主守时系统及方法解决了以下问题：

1、本发明旨在解决现有卫星授时在使用中高度依赖卫星信号的缺点，在卫星信号缺失的情况下，保证短期内的高精度时间同步，充当临时的标准时间频率源。

2、本发明克服了基于光纤的时间传递系统成本高的问题，其实物平台主要在本地原子钟和FPGA，且可以重复使用，成本相对较低。

3、本发明克服了基于光纤的时间传递系统成本高，和难以移动的问题，其实物平台可以简单做到小型化，在电源充足的基础上移动设备也能保证一定的精确度。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，一种基于时延控制的自主守时系统，包括：卫星信号接收模块、原子钟和FPGA；

所述卫星信号接收模块用于接收卫星发送的时间标识信号和1PPS信号，并将时间标识信号和1PPS信号转递给FPGA；

所述原子钟用于生成本地1PPS信号并发送给FPGA；

所述FPGA分别与原子钟和卫星信号接收模块连接，其上运行有基于时延控制的自主守时片上子系统；

所述基于时延控制的自主守时片上子系统用于根据卫星发送的1PPS信号补偿和校正本地1PPS信号，并调整时间标志信号，得到1PPS同步输出信号和事件标识同步输出信号；其包括：时间间隔测量模块、时间延迟补偿模块、时延控制模块和时间调整模块。