一种卫星双向时间比对的粗同步方法

摘要

本发明公开了一种卫星双向时间比对的粗同步方法，通过搭建卫星双向时间比对系统、测量粗略钟差、相位微跃模块（11）调节1PPS相位和实现粗同步，最后实现两站间1PPS的粗同步。本发明通过在卫星双向时间比对从站（2）串接粗同步装置（9），直接测量主原子钟（3）、从原子钟（6）1PPS的初始钟差，利用相位微跃模块（11）对从站1PPS进行调节，实现卫星双向时间比对主从时间的粗对齐，利用控制模块（13）实现钟差测量与处理，并对装置的工作时序进行控制，在不需要借助其它手段的情况下，完成主从站时间的粗同步，提升了卫星双向时间比对系统的自主性和独立性。

主权项

一种卫星双向时间比对的粗同步方法，其特征在于该方法的具体步骤为：第一步  搭建卫星双向时间比对系统卫星双向时间比对系统，包括：卫星双向时间比对主站（1）和卫星双向时间比对从站（2）；其中，卫星双向时间比对主站（1），包括：主原子钟（3）、主时间比对调制解调器（4）和主卫星收发地球站（5）；卫星双向时间比对从站（2），包括：从原子钟（6）、从时间比对调制解调器（7）、从卫星收发地球站（8）和粗同步装置（9）；粗同步装置（9），包括：1PPS分路器（10）、相位微跃模块（11）、二选一开关（12）和控制模块（13）；在卫星双向时间比对主站（1），主原子钟（3）输出的10MHz和1PPS信号输入至主时间比对调制解调器（4）参考输入端相连，主时间比对调制解调器（4）的中频输出与主卫星收发地球站（5）的中频输入端相连，主卫星收发地球站（5）的中频输出端与主时间比对调制解调器（4）的中频输入端相连；在卫星双向时间比对从站（2），从原子钟（6）输出的10MHz和1PPS信号与粗同步装置（9）的参考输入端相连，粗同步装置（9）对10MHz和1PPS信号进行处理后输出给从时间比对调制解调器（7），从时间比对调制解调器（7）的中频输出与从卫星收发地球站（8）的中频输入端相连，从时间比对调制解调器（7）的测量数据输出端口与粗同步装置（9）的数据输入端相连，从卫星收发地球站（8）的中频输出端与从时间比对调制解调器（7）的中频输入端相连；在粗同步装置（9）内，各模块间的连接关系是：1PPS分路器（10）1PPS输入端与从站原子钟1PPS输出端相连，并将1PPS信号分配成两路，利用同轴电缆分别输出给相位微跃模块（11）与二选一开关（12）的1PPS输入端；相位微跃模块（11）接收1PPS分路器（10）的1PPS信号、从站原子钟的10MHz信号和控制模块（13）的控制信号，输出调整后的1PPS信号至二选一开关（12），输出处理后的10MHz至从站时间比对调制解调器；二选一开关（12）接收1PPS分路器（10）和相位微跃模块（11）输入的两路1PPS信号，以及控制模块（13）输送的控制信号，选择一路1PPS输出至从站时间比对调制解调器；控制模块（13）数据采集端与从站时间比对调制解调器输出端口相连，控制信号输出端口分别与相位微跃模块（11）和二选一开关（12）控制端口相连；相位微跃模块（11）的功能为：接收从站铷钟10MHz参考信号和1PPS分路器（10）输出的1PPS信号，根据控制模块（13）的相位控制量对1PPS信号进行超前滞后控制，并保证1PPS和10MHz的相参性；控制模块（13）的功能为：完成二选一开关（12）的时序执行控制，采集时间比对调制解调器的原子钟粗同步测量数据，并对测量数据进行处理，计算相位控制量，并对相位微跃模块（11）进行控制；第二步 测量粗略钟差在卫星双向时间比对主站（1）中，主原子钟（3）为主站提供必须的时间和频率参考；主时间比对调制解调器（4）完成对主原子钟（3）输出秒脉冲信号的调制，解调主卫星收发地球站（5）输出的中频调制信号，恢复其中定时信息，并测量本地秒信号与恢复秒信号的时间间隔；主卫星收发地球站（5）完成对中频信号的变频放大，并通过天线向卫星辐射，另外，主卫星收发机还接收卫星转发的远程定时调制信号，对其进行放大变频后供主时间比对调制解调器（4）使用；在卫星双向时间比对从站（2），从原子钟（6）产生比对必须的时间和频率参考信号；粗同步装置（9）对本地1PPS信号进行控制调节，按照控制流程产生粗同步1PPS信号；从时间比对调制解调器（7）和从卫星收发地球站（8）的作用与对应的主站设备相同；在粗同步装置（9）内，1PPS分路器（10）接收从原子钟（6）1PPS信号，将其分配成独立的两路1PPS信号，分别提供给二选一开关（12）和相位微跃模块（11）；二选一开关（12）接收1PPS分路器（10）和相位微跃模块（11）的分别输入两路1PPS信号，在控制模块（13）的控制下选择其中一路输出给从时间比对调制解调器（7）；在进行粗略钟差测量时，控制模块（13）控制二选一开关（12），将从原子钟（6）1PPS信号直接输入到从时间比对调制解调器（7），并开启卫星双向时间比对链路；在卫星双向时间比对测量正常后，控制模块（13）开始采集从时间比对调制解调器（7）测得的钟差数据，采集一段时间后对数据取平均值，得到两站的粗略钟差值，用于相位微跃控制；第三步 相位微跃模块（11）调节1PPS相位相位微跃模块（11）接收从原子钟（6）输入的10MHz和分路1PPS信号，以测得钟差值为控制字对输入的1PPS进行相位调节，并将调节后的1PPS信号和对应的相参10MHz信号输送出去；第四步 实现粗同步经过相位调整后，相位微跃模块（11）输出的1PPS已经和主原子钟（3）1PPS信号实现了粗同步，此时控制模块（13）向二选一开关（12）发送指令将相位调整后的1PPS信号输出去，重新启动从时间比对调制解调器（7），实现两站间1PPS的粗同步。