CN106154822A - 卫星锁定铷原子钟的时间同步方法及定位站 - Google Patents

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马洪湖
白世礼
陈志波
凌万利
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Abstract

本发明提供一种卫星锁定铷原子钟的时间同步方法及定位站，其中方法包括：检测是否接收到卫星发送的正常基准时间信号；如果是，则将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行比较处理，根据比较结果修正所述本地时钟信号，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步；当接收到非正常基准时间信号时，通过铷原子钟输出调节后的本地时钟信号；该方法能够有效提高定位站时钟的长期稳定性和准确性，将定位站的时统精度提高到与卫星铯原子钟上相同的水平，并实现了时统设备的小型化。

Description

卫星锁定铷原子钟的时间同步方法及定位站
技术领域
本发明涉及无源定位技术领域，尤其涉及一种卫星锁定铷原子钟的时间同步方法及定位站。
背景技术
目前定位站一般采用北斗卫星或者本地的铷原子钟提供时钟信号，北斗卫星提供的时钟信号稳定性差，而本地铷原子钟输出的时钟信号无法保持长时间的准确性。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
为解决上述问题，本发明提出一种卫星锁定铷原子钟的时间同步方法及定位站。
一方面，本发明提供一种卫星锁定铷原子钟的时间同步方法，包括：
检测是否接收到卫星发送的正常基准时间信号；
如果是，则将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行比较处理，根据比较结果调节所述本地时钟信号，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步；
当接收到非正常基准时间信号时，通过铷原子钟输出调节后的本地时钟信号。
另一方面，本发明还提供一种定位站，包括：
卫星接收机，用于接收卫星发送的正常基准时间信号或者非正常基准时间信号；
铷原子钟，用于产生的本地时钟信号；
比较模块，用于将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行比较处理；
同步模块，用于根据比较结果调节所述本地时钟信号，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步；
信号处理器，用于对所述卫星接收机、铷原子钟、比较模块以及同步模块进行控制。
本发明提供的卫星锁定铷原子钟的时间同步方法及定位站，在能接收到正常基准时间信号时对本地铷原子钟进行校准，在接收到非正常基准时间信号时通过铷原子钟输出调节后的本地时钟信号，有效提高定位站时钟的长期稳定性和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的卫星锁定铷原子钟的时间同步方法一种实施例的流程图。
图2为本发明提供的定位站一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
实施例一
参考图1，本实施例提供一种卫星锁定铷原子钟的时间同步方法，包括：
步骤S101，检测是否接收到卫星发送的正常基准时间信号；
步骤S102，如果是，则将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行比较处理，根据比较结果修正所述本地时钟信号，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步；
步骤S103，当接收到非正常基准时间信号时，通过铷原子钟输出调节后的本地时钟信号。
本实施例提供的卫星锁定铷原子钟的时间同步方法，在能接收到正常基准时间信号时对本地铷原子钟进行校准，在接收到非正常基准时间信号时通过铷原子钟输出调节后的本地时钟信号，有效提高定位站时钟的长期稳定性和准确性，将定位站的时统精度提高到与卫星铯原子钟上相同的水平，并实现了时统设备的小型化。
具体地，当北斗卫星系统未被干扰时，通过卫星接收机接收正常基准时间信号，并将该正常基准时间信号与本地铷原子钟产生的本地时钟信号通过射频电缆送入比较模块，首先进行同步脉冲匹配，匹配后的该正常基准时间信号与本地铷原子钟产生的本地时钟信号经阻抗匹配和信号隔离电路后进入高速比较器，进行相位比较、脉冲匹配，并进行扩展卡尔曼滤波，得到正常基准时间信号与所述本地时钟信号的相同秒脉冲的差分修正量。
进一步地，通过频率驯服算法调节本地时钟信号，如果所述本地时钟信号的相位超前所述正常基准时间信号，则根据所述差分修正量控制所述本地时钟信号短暂停滞相应时长；如果所述本地时钟信号的相位滞后所述正常基准时间信号，则根据所述差分修正量控制所述本地时钟信号快速跳进相应时长。
本地时钟信号与正常基准时间信号同步之后，输出修正后的本地时钟信号。
当北斗卫星系统被干扰时，此时接收到的时间信号为非正常基准时间信号，则不进行校对，并通过铷原子钟提供本地时钟信号，保证系统的稳定运行，直到北斗系统恢复再进行校对。
为保证时间的精确度，每隔预设时长(如30秒)对本地铷原子钟进行时钟信号的修正。
本实施例提供的卫星锁定铷原子钟的时间同步方法，极大提高了时钟的稳定性和时钟精度，特别适用于无源定位系统中实现多定位站的时间同步。
实施例二
参考图2，本实施例提供一种定位站，包括：
卫星接收机201，用于接收卫星发送的正常基准时间信号或者非正常基准时间信号；
铷原子钟202，用于产生的本地时钟信号；
比较模块203，用于将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行比较处理；
同步模块204，用于根据比较结果修正所述本地时钟信号，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步；
信号处理器205，用于对所述卫星接收机、铷原子钟、比较模块以及同步模块进行控制。
本实施例提供的定位站，在能接收到正常基准时间信号时对本地铷原子钟进行校准，在接收到非正常基准时间信号时通过铷原子钟输出调节后的本地时钟信号，有效提高定位站时钟的长期稳定性和准确性。
当北斗卫星系统未被干扰时，信号处理器205控制卫星接收机201接收正常基准时间信号，并控制将该正常基准时间信号与本地铷原子钟202产生的本地时钟信号通过射频电缆送入比较模块203，比较模块203包括阻抗匹配模块、信号隔离电路以及高速比较器，正常基准时间信号和本地时钟信号首先进行同步脉冲匹配，匹配后的该正常基准时间信号与本地铷原子钟产生的本地时钟信号经阻抗匹配和信号隔离电路后进入高速比较器，进行相位比较、脉冲匹配，并进行扩展卡尔曼滤波，得到正常基准时间信号与所述本地时钟信号的相同秒脉冲的差分修正量。。
进一步地，信号处理器205控制同步模块204通过频率驯服算法调节本地时钟信号，如果所述本地时钟信号的相位超前所述正常基准时间信号，则根据所述差分修正量控制所述本地时钟信号短暂停滞相应时长；如果所述本地时钟信号的相位滞后所述正常基准时间信号，则根据所述差分修正量控制所述本地时钟信号快速跳进相应时长。
本地时钟信号与正常基准时间信号同步之后，通过信号输出模块206输出修正后的本地时钟信号。
当北斗卫星系统被干扰时，此时接收到的时间信号为非正常基准时间信号，则不进行校对，并通过信号处理器205控制铷原子钟提供本地时钟信号，保证系统的稳定运行，直到北斗系统恢复再进行修正。
本实施例提供的定位站，极大提高了时钟的稳定性和时钟精度，特别适用于无源定位系统中实现多定位站的时间同步。
虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (8)

1.一种卫星锁定铷原子钟的时间同步方法，其特征在于，包括：
检测是否接收到卫星发送的正常基准时间信号；
如果是，则将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行比较处理，根据比较结果修正所述本地时钟信号，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步；
当接收到非正常基准时间信号时，通过铷原子钟输出调节后的本地时钟信号。
2.根据权利要求1所述的卫星锁定铷原子钟的时间同步方法，其特征在于，将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行比较处理，包括：
将所述正常基准时间信号与所述本地时钟信号进行相位比较、脉冲匹配，并进行扩展卡尔曼滤波，获得所述正常基准时间信号与所述本地时钟信号的相同秒脉冲的差分修正量。
3.根据权利要求2所述的卫星锁定铷原子钟的时间同步方法，其特征在于，所述根据比较结果修正所述本地时钟信号，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步，包括：
如果所述本地时钟信号的相位超前所述正常基准时间信号，则根据所述差分修正量控制所述本地时钟信号短暂停滞相应时长；
如果所述本地时钟信号的相位滞后所述正常基准时间信号，则根据所述差分修正量控制所述本地时钟信号快速跳进相应时长。
4.根据权利要求1所述的卫星锁定铷原子钟的时间同步方法，其特征在于，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步之后，还包括：输出修正后的本地时钟信号。
5.一种定位站，其特征在于，包括：
卫星接收机，用于接收卫星发送的正常基准时间信号或者非正常基准时间信号；
铷原子钟，用于产生的本地时钟信号；
比较模块，用于将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行比较处理；
同步模块，用于根据比较结果修正所述本地时钟信号，使得所述本地时钟信号与所述正常基准时间信号同步；
信号处理器，用于对所述卫星接收机、铷原子钟、比较模块以及同步模块进行控制。
6.根据权利要求5所述的定位站，其特征在于，所述比较模块包括比较器和频率驯服算法模块，所述比较器用于将所述正常基准时间信号与铷原子钟产生的本地时钟信号进行相位比较、脉冲匹配，并进行扩展卡尔曼滤波；所述频率驯服算法模块用于计算所述正常基准时间信号与所述本地时钟信号的相同秒脉冲的差分修正量。
7.根据权利要求6所述的定位站，其特征在于，所述同步模块还用于当所述本地时钟信号的相位超前所述正常基准时间信号时根据所述差分修正量控制所述本地时钟信号短暂停滞相应时长，以及当所述本地时钟信号的相位滞后所述正常基准时间信号时根据所述差分修正量控制所述本地时钟信号快速跳进相应时长。
8.根据权利要求5所述的定位站，其特征在于，所述定位站还包括信号输出模块，用于输出修正后的本地时钟信号。
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