[发明专利]一种光纤时间传递中的双纤双环回时延偏差估算补偿方法

说明书

本发明公开了一种光纤时间传递中的双纤双环回时延偏差估算补偿方法，通过3个时间测量模块获取测量值TIC₁、TIC₂和TIC₃；获取的时延值及时延比值关系计算主站到从站的单向时延值τ₁；通过获得的时延值τ₁在从站时延补偿模块对从站时钟进行补偿，实现主从站点时间同步；重复上述步骤获取τ₁的实时值，实现主从站点实时时间同步。本发明的方法可消除环境温度变化对光纤时间同步精度的影响，同时消除现网光纤长度不可测量、光纤长度受温度变化的影响，可对时间信号在光纤链路中传输时的时延偏差进行精准测量，并实现实时自动补偿，可提高光纤时间传递精度。

技术领域

本发明涉及光纤时间同步技术领域，尤其涉及一种光纤时间传递中的双纤双环回时延偏差估算补偿方法。

背景技术

随着高精度频标技术的不断突破，当前精度最高的原子频标精度已达到10^-16量级，光钟的秒稳定度和天稳定度已达到10^-16和10^-18量级，时间已成为7个国际基本单位中测量精度最高的物理量。随着科学研究、导航定位、航空航天、电力传输、军事安全等领域对时间同步精度和稳定性需求的不断提高，如何将高精度时频信息传输给各个用户端，成为了该领域的重要课题。

由于具有低损耗、高稳定、大带宽等独特优势，光纤时频同步技术在近些年已成为精度最高的授时手段之一。根据光缆网铺设的实际情况，对远距离高精度光纤时间传递方法展开研究，具有十分重要的现实意义。目前，光纤时间传递技术研究方法主要有：1)双纤双向同波长传输技术、2)单纤双向波分复用技术、3)单纤双向环回法、4)单纤双向时分复用技术等方法。比较以上4种方法，双纤双向同波长传输存在光纤链路长度不相等，现网光纤长度无法精准测量等问题；单纤双向波分复用和环回法存在往返波长、折射率不相等导致往返时延不对称，而由于环境温度难以测量，授时系统缺乏对环境温度变化影响时延差值变化的跟踪估算；单纤双向时分技术的成本高、难以大范围应用。

在实际的光纤链路上，不可避免地受到环境因素影响，例如压力、温度变化等，其中温度变化会明显影响光纤链路的传递时延值，是影响基于单纤双向波分复用和环回法传递精度的主要因素。对于基于波分复用技术的环回传递中往返时延差的计算，目前主要有中科院授时中心给出了相关方法，见“一种光纤时间传递中时延偏差的自动补偿装置及方法”(申请公布号CN 109302258 A，申请号201811526157.2)。该估算方法直接将与之间的关系做常温下的定值处理，对于温度变化条件下的时延差变化没有加以考虑。因此仅适用于实验室常温条件下的测试，对于实际铺设的光纤还需进一步分析。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种光纤时间传递中的双纤双环回时延偏差估算补偿方法。

解决上述技术问题的难度：如果能掌握光纤纤芯的实时温度，就能够直接计算出往返时延的比值，从而较为准确地计算出主站到从站的单向时延值。然而，即便只是测量光纤表面的温度就已经很难完成。同时，通过光纤表层温度估算纤芯温度误差较大，实际环境下光缆网、光纤、纤芯三者的温度各不相同，可见想直接测量得到所需要的数据基本不可能，因此目前尚未提出较好的方法。

解决上述技术问题的意义：在温度变化条件下通过对两根光纤上4路时间信号的时延和与时延差测量，并通过时延的比值关系，直接求解主从站点的单向传输时延。本发明在算法中消除了光纤长度受温度变化的影响因素，同时消除了不同波长时延值随温度变化的影响因素。此方法相比于传统的单纤波分复用和单纤环回法多采用一根光纤，但实际光缆中通常都布设了多根环境温度几乎相同光纤。因此，此方法不仅未增加工程成本，算法所需的双纤温度同步的需求与实际光缆结构特点高度一致。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：