[发明专利]一种基于自然光传输的自由空间时间同步方法

说明书

本发明涉及时间同步的技术领域，具体涉及一种基于自然光传输的自由空间时间同步方法，包括以下步骤：S1：设置第一站点和第二站点，第一站点和第二站点分别通过光源收集器对太阳光进行聚光；S2：第一站点和第二站点分别将接收的太阳光耦合到各自站点形成的光束中，将各自站点的原子钟进行编码后得到数字信号，数字信号首先经过数据合并器后再通过空间微镜调制器调制到光束中；S3：第一站点将调制后的光信号通过传输设备传输至第二站点的光电探测器同时第二站点也将调制后的光信号通过传输设备传输至第一站点的光电探测器。用于解决无法实现超远距离自由空间时间同步的问题，且整个机体采用太阳能供电，使得整个系统成本降低。

技术领域

本发明涉及时间同步的技术领域，具体涉及一种基于自然光传输的自由空间时间同步方法。

背景技术

在七个基本物理量中，时间是比较特殊的一个，其测量精度是目前最高的。在基础研究、航空航天、国家安全等领域中都起到了非常重要的作用。时间的一大特点是校准方便，并且和频率在数学上是互为倒数的关系，时间的精度与频率的精度密不可分，二者也因此通常被联系在一起称为“时间频率”，即“时频”。

有了更高精度的时间计量，高精度的时间同步技术的要求同样水涨船高。高精度时间同步的最终目的是使不同地点的不同信号源在时频上与主站的时间同步。高精度时间同步广泛应用于导航遥感、航空航天、国防安全、信息通信和基础研究等领域。在信息通信领域中，由于信号在空间中传播时传播时间可能发生变化，接收端收到的信号与发送端的发送信号相比相位信息无法确定，采样可能出现很大误差，因此必须从接收端恢复出发送信号的相位信息，这正是高精度的同步技术在数字通信领域中的重要应用，尤其是现在数字通信速率常达到几十Gbps，对于同步技术的要求也日益增高日常生活中时间频率出现的身影也很多，我们平时所使用的地图导航、正在迅速背景技术方案及发展的5G，前者需要的是卫星导航定位，后者需要的是多基站协同增强，缺陷这些都离不开高精度的时间频率基准。

自由空间激光时间同步技术，通常传输的是光载时间信号。时间信号通过幅度调制调制于激光发射模块，再通过准直镜和扩束镜将光载时间信号发射到自由空间之中，接收端再使用扩束镜和准直镜将自由空间中的传输而来的激光信号聚焦耦合到光纤中，通过光电探测模块恢复光载时间信号中的微波信号。激光在自由空间中传递与激光在光纤中传递存在很大不同，其在技术上会更复杂。主要原因是自由空间中的影响因素变多了，空气的温度、振动、风速、大气湍流，以及光学实验平台的振动等，都会导致激光信号受到影响。尽管基于自由空间激光时间的同步技术有了很多的研究报道，但目前该同步技术在可靠性和实用性上还存在着一定的不足。首先，已报道的大部分自由空间激光时间同步实验都必须采用人工激光器，而人工激光器都存在寿命问题，同时在连续长时间工作状态下发现故障的可能性大大增加。其次，现有同步实验距离只达到了千米级距离，要达到更远距离如果百千米、万千米则需要超大功率的激光器。这对于激光器制造来说，无论是成本还是可靠性来说都是挑战。因此，利用大功率的非人造自然光实现超远距离的自由空间时间同步，是一个最佳的选择。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于自然光传输的自由空间时间同步方法，无法实现超远距离自由空间时间同步的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于自然光传输的自由空间时间同步方法，包括以下步骤：

S1：设置第一站点和第二站点，第一站点和第二站点分别通过光源收集器对太阳光进行聚光；

S2：第一站点和第二站点分别将接收的太阳光耦合到各自站点形成的光束中，将各自站点的原子钟进行编码，得到编码后的数字信号，数字信号首先经过数据合并器后再通过空间微镜调制器调制到光束中；

S3：第一站点将调制后的光信号通过传输设备传输至第二站点的光电探测器同时第二站点也将调制后的光信号通过传输设备传输至第一站点的光电探测器；