[发明专利]单向同步传输时间频率的方法

说明书

本发明公开了一种单向同步传输时间频率的方法，利用本发明可有效地解决主、副站之间的高精度时间频率同步问题。本发明通过下述技术方案予以实现：主、副两站通过卫星导航相对定位实现站间相对距离高精度测量；主站利用气象计对周围环境的参数进行测量，对传输路径大气延迟精确估计，运用自身配备的铷钟作为参考时钟，通过扩频测距信号产生模块产生扩频测距信号，经发射射频前端和天线发射到副站；副站对其扩频码测距信号进行捕获跟踪，将码环滤波器输出的码频率控制字送入直接数字频率合成器DDS，将输出的正弦波信号与副站锁相环路的恒温晶振进行鉴相，运用恒温晶振输出的高精度参考时钟实现副站恒温晶振与主站铷钟的频率同步。

技术领域

本发明涉及一种可应用于地基区域导航、网络雷达等技术领域纳秒量级时间同步精度的高精度单向时间频率同步方法。

背景技术

时间，是被人类意识最神秘的一个基本物理量。从古代人们的日出而日落而息，到地心说和日心说，再到相对论和宇宙大爆炸理论，人类从未停止过对时间本质与起源的探求。如何不断地提高“时间”这一基本物理量的测量精度，也一直是人类不懈追求的重要目标之一。随着现代高精度原子钟的快速发展，时间测量的精度已遥遥领先于其他物理量的测量精度，而成为测量精度最高的基本单位。时间同步是通过时刻比对将分布在不同地方的钟的时刻值调整到一定的准确度或一定的符合度。前者称为绝对时间同步，也称对时，后者称为相对时间同步。频率同步是通过频率比对将分布在不同地方的频率源的频率值调整到一定的准确度或一定的符合度。前者称为绝对频率同步也称校频，后者称为相对频率同步。不同的时间频率源在一段时间内的时间同步等效于相应的频率同步，所以一般统称为时间频率同步。随着科学技术的发展，高精度时间同步在国民经济发展中的地位日趋重要，在国民经济建设和高新技术产业诸如通信、电力、交通、高速数字网同步等领域有着广泛的应用。近年来，国防和空间技术的发展，对高精度时间同步提出了更高的要求。时间同步依据通信链路的方向可分为单向法和双向法，依据需同步的对象分为星地时间同步、站间时间同步和星间时间同步。

目前各种地面站网络站间时间同步方法主要包括导航卫星共视法和基于通信卫星的双向时间频率传递两种方案。其中导航卫星共视法需两站同时接收导航卫星信号实现站间高精度时间同步，由于两站传输路径不同，很难完全消除对流层和电离层的附加时延误差，且很难实时调整两站的时钟实现时间频率同步；基于通信卫星的双向时间频率传递技术尽管精度较高，但是需两站发射各自发射同步信号到通信卫星，并经通信卫星转发到对方，因此系统较为复杂。

当站间距离较近，如50km以内或可视时，基于微波链路或光纤传输的站间时间同步技术是一种较为理想的时间同步方法。但传统基于微波链路或者光纤传输的时间同步方法采用双向测量来实现，即两站基于各自的时钟，在同一钟面时刻向对方发射扩频测距信号，并分别基于本地时钟测量信号传输时延，并将两站测量的时延作差求取两站的时差，并通过求微分获取两站的频率差来实现两站的时间频率同步。该方法的不足之处在于，实现两站的时间频率同步方案需要双向测量，系统较为复杂，且要求主、副两站的时钟为同一量级，组网系统成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种成本低，同步方案简单，时间频率同步精度高，基于单向传输的高精度时间频率同步方法，该方法可有效地解决主、副站之间的高精度时间频率同步问题。