[发明专利]一种5G网关多模复合型高精度授时方法及系统

权利要求书

1.一种5G网关多模复合型高精度授时方法，其特征在于：包括如下方法：步骤A：主用授时单元跟踪北斗3号，并接收北斗3号的卫星信号，判断所述北斗3号的卫星信号是否存在异常，若存在异常则进行步骤B，若不存在异常则进行步骤D；

步骤B：主用授时单元切换基准源，主用授时单元跟踪GPS的卫星信号，并接收GPS的卫星信号，判断所述GPS卫星信号是否存在异常，若存在异常，则进行步骤C，若不存在异常，则进行步骤D；

步骤C：切换备用授时单元，所述备用授时单元通过光纤将时信号发送至主时钟，主时钟通过无线协议交互同步5G网关的从时钟；

步骤D：所述主用授时单元将时信号发送至主时钟，所述主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟；

步骤A和步骤B中的卫星信号异常包括：接收不到信号、信号缺失以及信号延迟大于阈值，其中检测信号延迟大于阈值方法如下：

获取北斗3号卫星在发送信号离开系统时刻的坐标(X_a，Y_a，Z_a)与主用授时单元的坐标(X_b，Y_b，Z_b)，根据两者的坐标，获取北斗3号卫星与主用授时单元在信号离开系统时的空间距离S，其计算公式为；

获取北斗3号卫星信号的离开系统的读数时间T₁和信号到达所述主用授时单元的读数时间T₂，获得北斗3号与主用授时单元之间的伪距离γ，其计算公式为：

γ＝C₀(T₁-T₂)   (2)；

所述C₀为光速，其中T₁＝T_s+e_s，T₂＝T_d+e_d，T_s为北斗3号卫星信号离开系统时刻，e_s为北斗3号时钟与系统之间的时间延迟，T_d为信号到达主用授时单元的时刻，e_d为主用授时单元的接收延迟；

根据空间距离S的获取公式(1)与伪距离γ的获取公式(2)，获取所述主用授时单元的接收延迟e_d，其公式如下：

判断主用授时单元的接收延迟e_d是否大于阈值，若大于阈值，则代表卫星信号为异常；

所述步骤D中所述主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟的方法如下：

所述主时钟包括主时钟传输单元与备用传输单元，其传输模型为：

其中为5G网关中从时钟收到的时间，为对时间增量求导数，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，x(t)＝[x₁(t)，x₂(t)，x₃(t)，x₄(t)，x₅(t)，x₆(t)]，y(t)表示为1*6维的从时钟数据，y(t)＝[y₁(t)，y₂(t)，y₃(t)，y₄(t)，y₅(t)，y₆(t)]，z(t)表示为1*6维的备用传输单元数据，z(t)＝[z₁(t)，z₂(t)，z₃(t)，z₄(t)，z₅(t)，z₆(t)]；

其中[x₁(t)，x₂(t)，x₃(t)，x₄(t)，x₅(t)，x₆(t)]、分别表示时刻、分钟、秒、毫秒、纳秒、皮秒的数据包，[y₁(t)，y₂(t)，y₃(t)，y₄(t)，y₅(t)，y₆(t)]与[z₁(t)，z₂(t)，z₃(t)，z₄(t)，z₅(t)，z₆(t)]所表示的参数化含义与所述[x₁(t)，x₂(t)，x₃(t)，x₄(t)，x₅(t)，x₆(t)]的参数含义相同，u(t)表示为控制器，A与B表示6*6给定的参数矩阵；

所述主时钟传输单元的主时钟数据通过传输通道输送至所述控制器，其中所述主时钟传输单元进过传输通道的计算公式如下：

其中：

其中是经过传输通道后主时钟的数据，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，ψ(s)＝ψ(φ(t))是传输矩阵，s＝φ(t)；

diag为对角矩阵，当s-n为0时，ψ(0)＝1；当s-n不为0时，ψ(s-n)＝0，其中n的取值范围为1～6；

x(t-k₁)代表主时钟在t-k₁时的数据，是传输更新矩阵，用于对x(t-k₁)的数据进行更新，k₁是主时钟到从时钟的传输时a延；

其中所述传输通道的传输规则如下：

其中t表示传输时刻，m为传输通道数量，r为任意维数的通道，T₁，T₂分别是通道数为m-1和m的周期，mod为求余函数，其公式如下：

所述控制器接收主时钟数或者备用时钟数据，并处理得到5G网关中从时钟收到的时间，其计算方法如下：

根据公式(4)～公式(6)获取5G网关中从时钟接收到的时间，其公式如下：

其中，为5G网关中从时钟收到的时间，是经过传输通道后主时钟的数据，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，ψ(s)＝ψ(φ(t))是传输矩阵，s＝φ(t)，x(t-k₁)代表主时钟在t-k₁时的数据，(1-ψ(φ(t)))是传输更新矩阵，用于对x(t-k₁)的数据进行更新，k₁是主时钟到从时钟的传输时延，A与B表示6*6给定的参数矩阵。