[发明专利]一种时间同步方法、通信地面站和用户终端

权利要求书

1.一种时间同步方法，其特征在于，该方法的步骤包括

S1、实时测量并存储通信地面站与小倾角同步轨道卫星之间的通信信号的多普勒频移和信号时延；

S2、基于所述通信信号的多普勒频移和信号时延，计算频率控制字，并对通信地面站发射信号的频率偏值进行修正；

S3、用户终端根据实时接收到的小倾角同步轨道卫星广播的卫星星历和信号多普勒频移，实时计算用户、卫星和通信地面站中间的距离；

S4、基于实时计算用户、卫星和通信地面站中间的距离，对用户终端的信号发射频率和发射时间进行修正和控制，并将自身的位置坐标发送至通信地面站；

S5、通信地面站存储网内每个用户终端的位置坐标，并根据每个用户终端的通信请求，为其分配通信时隙，并控制出局信号发射时间。

2.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述通信地面站与卫星之间时延的计算步骤包括

根据在地心地固坐标系下，通信地面站的三维坐标(x_c,y_c,z_c)和小倾角同步轨道卫星的三维坐标(x_s,y_s,z_s)，求得通信地面站与小倾角同步轨道卫星的距离L_s：

根据通信地面站与小倾角同步轨道卫星的距离L_s，计算通信地面站与小倾角同步轨道卫星的时延：其中，c为光速，τ_s为卫星的转发器时延，τ_sys为通信地面站收发系统时延。

3.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述通信地面站通信信号的多普勒频移求解与补偿的步骤包括：

利用北斗导航系统和转发式卫星导航系统接收机进行自定位；

根据卫星星历计算出通信地面站和卫星之间的距离，捕获跟踪该卫星，并获取卫星的伪距和伪距变化率，以及地面站和卫星之间距离的变化率；

利用卫星的位置、速度和时间信息计算载波频偏和星钟偏差，计算频率控制字：用来修正地面站通信信号的多普勒频移,其中，f_sys为系统时钟，N为寄存器长度，Δf为频偏值。

4.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述步骤S2中保证到达接收点的通信地面站下行信号多普勒频移接近于0。

5.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述用户终端与卫星之间距离的计算步骤包括

根据用户终端的三维坐标(x_u,y_u,z_u)，求得用户终端与小倾角同步轨道卫星的距离L_us：

基于用户终端与小倾角同步轨道卫星的距离L_us和通信地面站与小倾角同步轨道卫星的距离L_s，计算用户站发射信号经卫星转发到达通信地面站的时延：其中，c为光速。

6.根据权利要求1所述的时间同步方法，其特征在于，所述用户终端信号发射频率修正的步骤包括

基于用户当前的位置、速度和时间信息，计算器多普勒频偏f_du；

计算用户终端的频率控制字的修正值：其中，f_sys为系统时钟，N为寄存器长度，并将其发送至基带做频率预偏。

7.一种用于时间同步的通信地面站，其特征在于，该通信地面站包括：

铷原子钟，用于为通信地面站提供时间基准；

第一信号接收单元，实时接收与小倾角同步轨道卫星的通信信号；

修正模块，基于通信地面站与卫星的通信信号的多普勒频移和信号时延，计算频率控制字，并对通信地面站发射信号的频率偏值进行修正；

第一信号发射单元，以铷原子钟的基准时间作为基准，基于第一修正模块提供的频率频偏值，向通信卫星发射通信信号；

第一同步模块，根据每个用户终端的通信请求，为其分配通信时隙，并控制出局信号发射时间。