CN105974787B - 一种基于卫星共视技术的现场时间测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于卫星共视技术的现场时间测试装置和方法。通过与上级标准时钟进行卫星共视，以获得准确的装置时间，并以此为标准，测量被测装置的现场时间的准确度。本发明在现有技术的程度上，消除了因多路径效应对卫星时间产生的误差，提高了测量的准确度，同时保证了溯源链路的完整性。所述装置包括：装置时钟模块，用于确定现场时间测试装置的时间；卫星共视模块，用于接收卫星信号并生成测试装置共视文件；通讯模块，接收标准时钟发送的标准时钟共视文件；校准模块，用于根据共视文件对比结果校准装置时间；测试接口，用于接收被测时间信号；测试模块，用于测量被测装置与标准时间的差值；显示与存储模块，用于存储结果并实时显示。
Description
技术领域
本发明涉及时间测试领域，并且更具体地，涉及一种基于卫星共视的现场时间测试装置和方法。
背景技术
目前，市场上已有一些现场时间测试装置，这些现有装置的工作原理如图1所示。现有技术中的卫星共视现场时间测试装置基于卫星发送的时间信号对被测装置的时间进行测试。此外，现有的现场时间测量装置的装置结构如图2所示。现有的现场时间测量装置的工作方式是：将时间测试装置带到现场后，首先，通过卫星接收模块接收GPS或者北斗卫星信号，获取卫星时间作为测试装置的标准时间；其次，将被测装置的现场时间信号通过测试接口接入时间测试装置；最后，利用测试模块进行比较现场时间和测试装置的标准时间，以获得现场时间的准确度。
然而，图1和图2中示出的方法存在三种缺陷：第一，在很多情况下，被测装置的现场时间同样是接收自卫星时间，而造成现场时间不准确的主要原因之一是现场条件恶劣产生了多路径效应对卫星时间产生了影响。这时，如果采用现有直接接收卫星时间作为标准时间的时间测试装置，该装置的时间同样也会受到多路径效应的影响，导致标准时间不准确，进而使测试结果出现较大误差。第二，直接接收卫星时间，属于单方向授时，授时的理论准确度只有400ns左右，因此测试装置如果采用直接接收卫星时间的方式，将无法测试准确度优于400ns的现场设备，但实际中存在很多准确度要求优于400ns的现场设备。第三，从溯源理论的角度来说，测试要求溯源链路的完整。目前的测试方法，测试装置从卫星获取时间，并没有将测试结果与标准时间联系，从而导致溯源链路不完整。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于卫星共视技术的现场时间测试装置和方法。
根据本发明的一个方面，提供一种基于卫星共视技术的现场时间测试装置，包括：
装置时钟模块，用于确定现场时间测试装置的时间；
卫星共视模块，根据从卫星接收的时间信号和现场时间测试装置的时间来生成测试装置共视文件；
通讯模块，接收标准时钟发送的标准时钟共视文件；
校准模块，通过比较标准时钟共视文件和现场时间测试装置共视文件来计算标准时钟的时间和现场时间测试装置的时间的差值，从而根据所述差值对现场时间测试装置的时间进行校准，以获得校准时间；
测试接口，从被测装置接收被测时间信号；以及
测试模块，将被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间进行比较，以确定被测装置的时间准确性。
优选地，其中通过标准时钟实验室内具有共视功能的卫星接收机所接收的卫星信号与标准时钟的本地时间生成所述标准时钟共视文件。
优选地，所述通讯模块通过有线通信链路或者无线通信链路接收标准时钟发送的标准时钟共视文件。
优选地，将被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间进行比较，以确定被测装置的时间准确性包括：确定被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间的差值以及所述差值的绝对值，并且根据所述绝对值确定所述被测装置的时间准确性。
优选地，所述装置还包括：
存储模块，用于存储所述差值和绝对值；以及
显示模块，用于实时显示所述差值和绝对值。
根据本发明的另一方面，提供一种基于卫星共视技术的现场时间测试方法，包括：
确定现场时间测试装置的时间；
根据从卫星接收的时间信号和现场时间测试装置的时间来生成测试装置共视文件；
接收标准时钟发送的标准时钟共视文件；
通过比较标准时钟共视文件和测试装置共视文件来计算标准时钟的时间和现场时间测试装置的装置时间的差值，从而根据所述差值对现场时间测试装置的时间进行校准，以获得校准时间；
从被测装置接收被测时间信号；以及
将被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间进行比较，以确定被测装置的时间准确性。
优选地，其中通过标准时钟实验室内具有共视功能的卫星接收机所接收的卫星信号与标准时钟的本地时间生成所述标准时钟共视文件。
优选地，所述通讯模块通过有线通信链路或者无线通信链路接收标准时钟发送的标准时钟共视文件。
优选地，将被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间进行比较，以确定被测装置的时间准确性包括：确定被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间的差值以及所述差值的绝对值，并且根据所述绝对值确定所述被测装置的时间准确性。
优选地，所述方法还包括：
对所述差值和绝对值进行存储，以及
将所述差值和绝对值实时呈现给用户。
本发明设计的现场时间测试装置具有卫星共视功能，利用卫星共视的方法校准现场时间测试装置，从而保证现场时间测试装置的准确性。采用这种方法可以有效提高现场时间测试装置的时间准确度，从而将其应用于更高等级的现场时间准确度测试。同时，利用本装置可以将现场时间溯源至标准时间，实现了时间溯源链路的完整性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为现有的时间测量装置的工作原理图；
图2为现有的时间测试装置的装置结构图；
图3为根据本发明优选实施方式的现场时间测试装置的工作原理图；
图4为根据本发明优选实施方式的现场时间测试装置的装置结构图；以及
图5为根据本发明优选实施方式的现场时间测试方法的流程图
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明是基于卫星共视技术的一种现场时间测试方案，主要针对现场时间测试中的测试准确度问题以及溯源链路的不完整性问题。基于现有的现场时间测试方法的工作原理并结合卫星共视技术，对现场时间进行测试。这种装置涉及卫星共视技术、有线通信技术以及无线通信技术。所谓的卫星共视技术，就是指2个不同位置的观测者，在同一时刻观测同一颗卫星，其含义是在同一颗卫星的视角内，地球上任意两个地点的时钟可以利用同时收到的同一颗卫星的时间信号进行时间对比和同步。
图3为根据本发明优选实施方式的现场时间测试装置300的工作原理图。如图3所示，卫星共视现场时间测试装置301与上级标准时钟302在同一时刻接收卫星303发出的时间信号，该时间信号分别与现场时间测试装置301的时间以及上级标准钟302的时间进行共视，生成测试装置共视文件以及标准时钟共视文件。现场时间测试装置301接收上级标准钟302产生的标准时钟共视文件，并根据测试装置共视文件和标准时钟共视文件校准现场时间测试装置301的时间，以获得校准时间。最后接入被测装置304的时间信号，并与现场时间测试装置301的校准时间进行比较，以确定被测装置的时间准确性。
图4示出了根据本发明优选实施方式的现场时间测试装置400的结构示意图。如图4所示，现场时间测试装置400包括：装置时钟模块401、卫星共视模块402、通讯模块403、校准模块404、测试接口405、测试模块406和显示与存储模块407。现场时间测试装置400首先生成装置时间，并将装置时间与通过卫星共视模块402接收的卫星时间进行共视并得到测试装置共视文件，同时上级标准时钟与同一颗卫星进行卫星共视，生成标准时钟共视文件，现场时间测试装置400通过通讯模块403接收标准时钟产生的标准时钟共视文件。装置400根据共视文件比对结果对装置时间进行校准，得到校准时间。最后接入被测装置的时间信号，比对被测时间与校准时间的差异，得到被测装置的时间准确性，并进行存储以及实时显示。
优选地，装置时钟模块401用于产生装置400的时间。优选地，装置时钟模块401可以接收卫星时间作为装置时间或接收其他时间信号作为装置时间，也可以使用装置400默认的本地时间作为装置时间。
优选地，卫星共视模块402在装置时钟模块401产生装置时间后，将接收卫星信号，将装置时间同接收的卫星本身自带的卫星时间进行共视，生成测试装置共视文件。同时，上级标准时钟的时间与相同卫星的卫星时间进行共视，生成标准时钟共视文件。应当了解的是，标准时钟是时间已经溯源至国家时间基准的时钟，通过标准时钟实验室内具有共视功能的卫星接收机所接收的卫星信号与标准时钟的本地时间生成所述标准时钟共视文件。优选地，卫星共视模块402接收的卫星信号可以是北斗卫星、GPS卫星、伽利略卫星等，但不限于上述卫星。
优选地，通讯模块403通过有线通信链路或无线通信链路接收标准时钟产生的标准时钟共视文件。其中有线通信链路可以是利用光信号或者电信号通过光缆或者电缆等方式进行数据的接收，无线通信链路可以是通过无线电波或者卫星通信等方式进行数据的接收，但实际接收方式不限于上述几种方案。
优选地，当通讯模块403接收到标准时钟发来的标准时钟共视文件后，校准模块404会根据卫星共视模块402产生的测试装置共视文件以及通讯模块403接收的标准时钟共视文件来计算标准时钟的时间和装置时钟模块402的装置时间的差值，从而根据该差值对装置时钟模块402的时间进行校准，以获得校准时间。
优选地，测试接口405接收现场被测装置的时间信号。
优选地，测试模块406通过测试接口405接收现场被测装置的时间信号，同时接收装置时钟模块401的校准时间，将两者进行比较，以确定被测装置的时间准确性。其中，确定被测装置的时间准确性包括确定被测装置时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间的差值以及所述差值的绝对值，并且根据所述绝对值确定所述被测装置的时间准确性。
优选地，显示与存储模块407可以将测试模块406比较出的时间差值和绝对值进行存储并实时显示。其中存储模块用于存储所述差值和绝对值，显示模块用于实时显示所述差值和绝对值给用户。
图5示出了根据本发明优选实施方式的现场时间测试方法的流程图。如图5所示，现场时间测试方法从步骤501开始。在步骤501，确定现场时间测试装置的装置时间，优选地，装置时钟模块可以接收卫星时间作为装置时间或接收其他时间信号作为装置时间，也可以使用装置默认的本地时间作为装置时间。
优选地，在步骤502，卫星共视模块接收卫星信号，并接收装置时钟模块产生的装置时间同接收的卫星本身自带的卫星时间进行共视，并生成生成测试装置共视文件。同时，上级标准时钟的时间与相同卫星的卫星时间进行共视，生成标准时钟共视文件。应当了解的是，标准时钟是时间已经溯源至国家时间基准的时钟，通过标准时钟实验室内具有共视功能的卫星接收机所接收的卫星信号与标准时钟的本地时间生成所述标准时钟共视文件。优选地，步骤502中接收的卫星信号可以是任意一自带时间并可以发送信号的卫星。例如，北斗卫星、GPS卫星、伽利略卫星等，但不限于上述卫星。
优选地，当上级标准钟的本地时间与卫星时间进行共视并产生标准时钟共视文件后，进行步骤503。在步骤503中，通过有线通讯链路或无线通讯链路进行标准时钟共视文件的接收。优选地，有线通信链路可以是利用光信号或者电信号通过光缆或者电缆等方式进行数据的接收，无线通信链路可以是通过无线电波或者卫星通信等方式进行数据的接收，但实际接收方式不限于上述几种方案。
在步骤504中，通过比较标准时钟共视文件和测试装置共视文件来计算标准时钟的时间和现场时间测试装置的装置时间的差值，然后根据所述差值对现场时间测试装置的时间进行校准，以获得校准时间。
优选地，步骤505中，测试接口与被测装置连接并获取被测装置的时间信号。
优选地，测试接口获取到被测时间信号后，进行步骤506。在步骤506中，将被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间进行比较，以确定被测装置的时间准确性。其中，被测装置的时间准确性包括：确定被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间的差值以及所述差值的绝对值，并且根据所述绝对值确定所述待测装置的时间准确性。
优选地，在步骤507中，对步骤506中确定的时间差值以及其绝对值进行存储和实时显示。其中，存储模块对所述差值和绝对值进行存储，显示模块将所述差值和绝对值实时呈现给用户。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (8)
1.一种基于卫星共视技术的现场时间测试装置，包括：
装置时钟模块，用于确定现场时间测试装置的时间；
卫星共视模块，根据从卫星接收的时间信号和现场时间测试装置的时间来生成测试装置共视文件；
通讯模块，接收标准时钟发送的标准时钟共视文件；
校准模块，通过比较标准时钟共视文件和现场时间测试装置共视文件来计算标准时钟的时间和现场时间测试装置的时间的差值，从而根据所述差值对现场时间测试装置的时间进行校准，以获得校准时间；
测试接口，从被测装置接收被测时间信号；以及
测试模块，将被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间进行比较，以确定被测装置的时间准确性，包括：
确定被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间的差值以及所述差值的绝对值，并且根据所述绝对值确定所述被测装置的时间准确性。
2.根据权利要求1所述的装置，其中通过标准时钟实验室内具有共视功能的卫星接收机所接收的卫星信号与标准时钟的本地时间生成所述标准时钟共视文件。
3.根据权利要求1所述的装置，所述通讯模块通过有线通信链路或者无线通信链路接收标准时钟发送的标准时钟共视文件。
4.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：
存储模块，用于存储所述差值和绝对值；以及
显示模块，用于实时显示所述差值和绝对值。
5.一种基于卫星共视技术的现场时间测试方法，包括：
确定现场时间测试装置的时间；
根据从卫星接收的时间信号和现场时间测试装置的时间来生成测试装置共视文件；
接收标准时钟发送的标准时钟共视文件；
通过比较标准时钟共视文件和测试装置共视文件来计算标准时钟的时间和现场时间测试装置的装置时间的差值，从而根据所述差值对现场时间测试装置的时间进行校准，以获得校准时间；
从被测装置接收被测时间信号；以及
将被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间进行比较，以确定被测装置的时间准确性，包括：确定被测时间信号中的现场时间与现场时间测试装置的校准时间的差值以及所述差值的绝对值，并且根据所述绝对值确定所述被测装置的时间准确性。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过标准时钟实验室内具有共视功能的卫星接收机所接收的卫星信号与标准时钟的本地时间生成所述标准时钟共视文件。
7.根据权利要求5所述的方法，所述接收标准时钟发送的标准时钟共视文件通过有线通信链路或者无线通信链路接收标准时钟发送的标准时钟共视文件。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括：
对所述差值和绝对值进行存储，以及
将所述差值和绝对值实时呈现给用户。
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