[发明专利]一种动态高精度时间同步装置及其同步方法

说明书

本发明属于时间频率技术领域，公开了一种动态高精度时间同步装置及其同步方法；时间同步装置包括时差实时测量模块、时差解算模块、时频调控模块、频率分配模块、脉冲分配模块和控制模块。时差实时测量模块实时精确测量本地时间与参考时间之间的时差，时差解算模块通过实时时差解算技术实现对导航系统的精密时间溯源，核心控制模块根据实时测量时差和实时解算时差数据，得到时间同步装置的时间误差和频率偏差，并利用时频调控模块，精密调节时间同步装置输出时间信号的相位和频率信号的频率，实现实时动态时间同步，最后利用频率分配模块和脉冲分配模块，为外部设备提供高精度地时间信号秒脉冲和频率信号。

技术领域

本发明属于时间频率技术领域，更具体地，涉及一种动态高精度时间同步装置及其同步方法。

背景技术

高精度时间同步设备广泛应用于科学研究和工程应用领域，如高能物理、天文观测、金融(股票交易)、5G移动通信、高速铁路(高铁、磁悬浮列车)、大数据处理(区域链)、智能交通(无人驾驶)、雷达组网等领域都需要统一的高精度标准时间。

目前，传统的基于导航系统的实时动态时间同步设备的同步精度受链路传输时延变化、卫星钟频率漂移、接收机内部时延变化等影响，同步精度较低，且共视、全视等时间同步方法，需要利用事后精密产品，且精密产品的时间间隔较长，需要配合高性能原子钟才能实现实时时间同步，成本很高，同时，这些方法不适合用于动态情况下的时间同步。同时，国内外实时、动态时间同步技术的研究较少，且没有成熟的实时动态时间同步设备。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种动态高精度时间同步装置及其同步方法，旨在解决现有技术中同步精度低且无法实现动态情况下的时间同步的问题。

本发明提供了一种动态高精度时间同步装置，包括：时差实时测量模块、时差解算模块、控制模块、时频调控模块、脉冲分配模块和频率分配模块；时差实时测量模块的第一时钟输入端连接至接收机模块的输出端，第二时钟输入端连接至脉冲分配模块的时钟输出端，第三时钟输入端连接至频率分配模块的时钟输出端，时差实时测量模块用于实时测量并输出接收机模块的输出时间信号与脉冲分配模块输出的本地时钟信号之间的时差，并根据参考时钟校准接收机引入的时延误差；时差解算模块的输入端连接至接收机模块的数据输出端，用于对接收机模块的实时观测数据进行解算，消除导航系统到接收机之间的时延变化，并输出接收机相对于导航系统的实时时差数据；控制模块的第一输入端连接至时差解算模块的输出端，控制模块的第二输入端连接至时差实时测量模块的输出端，控制模块用于根据实时时差测量数据和高精度动态实时时差解算数据输出用于控制时间同步的控制信号；时频调控模块的输入端连接至控制模块的输出端，用于根据控制信号调整时间信号的相位和频率信号的频率并分别输出相位调控信号和频率调控信号；脉冲分配模块的输入端连接至时频调控模块的第一输出端，用于根据相位调控信号对本地时钟信号进行时间信号秒脉冲的多路放大；频率分配模块的输入端连接至时频调控模块的第二输出端，用于根据频率调控信号对本地时钟信号进行低噪声放大，并输出时钟信号作为时差实时测量模块的参考时钟。

本发明利用国家大力发展的北斗卫星导航系统，采用高精度时差实时测量技术、高精度动态实时时差解算技术和精密时频控制技术，实现了装置之间的高精度时间同步，可实现实时、动态时间同步，可为车载、船载、舰载等设备提供高精度时间同步信号，且实时同步精度最高可达到1ns。可满足上述各系统的时间同步精度要求。

更进一步地，本发明提供的时差实时测量模块利用分离数字逻辑门元件精确提出被测时间间隔，然后采用精细内插方法，利用FPGA内部逻辑门电路的固有时延，实时准确测量参考时间信号与本地时钟信号的时差，用于实时计算动态高精时间同步装置的时延误差。