CN110784278A - 一种基于卫星双向的远程时间复现系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于卫星双向的远程时间复现系统，包括：标准对比装置和远程复现装置，远程复现装置被配置为执行：S1：接收处理后的标准对比装置输出的第一比对信号，与远程复现装置的本地信号进行比对；S2：若比对结果满足预设的比对条件，则输出第一比对信号作为复现信号；若比对结果不满足预设的比对条件，则基于比对结果生成第二比对信号后输出至标准对比装置；S3：接收标准对比装置处理后的第二比对信号，与远程复现装置的再次生成的本地信号进行比对；若比对结果满足预设的比对条件，则输出所述处理后的所述第二比对信号作为复现信号；若比对结果不满足预设的比对条件，则再次重复执行上述S1‑S3的步骤直至输出满足预设的比对条件的复现信号。

Description

一种基于卫星双向的远程时间复现系统
技术领域
本发明涉及时间复现领域，更具体地，涉及一种基于卫星双向的远程时间复现系统。
背景技术
卫星双向时间比对技术是以通信卫星为载体，利用伪码测距技术实现远程高精度的钟差测量，其测量精度高，实时性好，被广泛应用于时频计量、导航等领域。当前对时间一致性的要求越来越高，因此时间的远程精密复现就显得尤为重要。一般来说，标准时间的远程复现可以采用卫星授时、长波授时等方式实现，但由于该类授时方法引入的误差较多，因此时间复现精度较低，而且其只能复现特定的时间源发播的时间，因此也具有一定的局限性。
为解决上述一个或多个技术问题，本发明提出一种利用卫星双向时间比对的远程时间复现系统。
发明内容
本发明目的在于提出一种基于卫星双向的远程时间复现装置，解决远程标准时间快速复现误差大，无法复现标准时间任意节点的问题。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于卫星双向的远程时间复现系统，所述系统包括：标准对比装置和远程复现装置，其中，
远程复现装置被配置为执行以下步骤：
S1：接收处理后的标准对比装置输出的第一比对信号，与远程复现装置的本地信号进行比对；
S2：若比对结果满足预设的比对条件，则输出第一比对信号作为复现信号；若比对结果不满足预设的比对条件，则基于比对结果生成第二比对信号后输出至标准对比装置；
S3：接收标准对比装置处理后的所述第二比对信号，与所述远程复现装置的再次生成的本地信号进行比对；
若比对结果满足预设的比对条件，则输出所述处理后的所述第二比对信号作为复现信号；
若比对结果不满足预设的比对条件，则再次重复执行上述S1-S3的步骤直至输出满足预设的比对条件的复现信号。
优选地，所述远程复现装置包括：远程变频模块和远程复现模块；
远程变频模块被配置为接收所述第一比对信号，变频处理后输出到远程复现模块。
优选地，所述远程复现模块包括：驯服铷原子频标单元，时间分配单元，频率分配单元，相位同步单元，时间比对单元以及数据处理及控制单元；其中，
时间分配单元向所述时间比对单元输出初始时间信号；
频率分配单元向所述时间比对单元输出初始频率信号；
时间比对单元基于所述初始时间信号、所述初始频率信号生成本地信号，并进行所述本地信号与所述第一比对信号的比对；基于预设的比对条件，若输出满足所述比对条件则输出第一比对信号作为复现信号；若不满足所述比对条件，则将比对结果上传至数据处理及控制单元；
数据处理及控制单元将所述比对结果转换为控制信息，所述控制信息发送至所述相位同步单元；
所述相位同步单元对所述控制信息进行调整，生成调整信号后输出到所述时间分配单元；
所述时间分配单元将所述调整信号输出到驯服铷原子频标、时间比对单元；所述驯服铷原子频标利用接收的调整信号对铷原子频标进行驯服，并将驯服后的驯服信号输出至所述频率分配单元；
所述频率分配单元将驯服信号输出到相位同步单元、时间比对单元，
时间比对单元接收上述所述调整信号、所述驯服信号，再次生成本地信号，并进行所述再次生成的本地信号与所述第一比对信号的比对；基于预设的比对条件，输出满足所述比对条件的第二比对信号作为复现信号；若比对结果不满足预设的比对条件，则基于所述比对结果生成第二比对信号后输出至标准对比装置。
优选地，所述时间比对单元包括：
时间比对单元第一接收端，与所述时间分配单元第一输出端连接；
时间比对单元第二接收端，与所述频率分配单元输出端连接；
时间比对单元第三接收端，用于接收所述标准比对装置的所述第一比对信号和所述第二比对信号；
时间比对单元第一输出端，用于输出不满足预设条件的第一比对信号和所述第二比对信号；
时间比对单元第二输出端，用于输出满足预设条件的复现信号；
时间比对单元第三输出端，与所述数据处理及控制单元第二串口连接。
优选地，所述相位同步单元包括：
相位同步单元输出端，与所述时间分配单元接收端连接；
相位同步单元接收端，与所述频率分配单元第一输出端连接；以及，
相位同步单元串口，与所述数据处理及控制单元第二串口连接。
优选地，所述时间分配单元包括：
时间分配单元接收端，与所述相位同步单元输出端连接；
时间分配单元第一输出端，与所述时间比对单元第一接收端连接，为时间比对单元提供初始时间信号和调整信号；
时间分配单元第二输出端，与所述驯服铷原子频标接收端连接，为驯服铷原子频标提供调整信号。
优选地，所述频率分配单元包括；
频率分配单元接收端，与所述驯服铷原子频标输出端连接，
频率分配单元第二输出端，与所述时间比对单元连接，为所述时间比对单元提供所述驯服信号；
频率分配单元第一输出端，与所述相位同步单元接收端连接，为所述相位同步单元提供所述驯服信号。
优选地，所述标准对比装置包括：标准变频模块，标准信号模块和调制解调器；
标准信号模块，用于输出标准信号；
标准变频模块，被配置为接收并变频处理所述标准信号，得到所述第一比对信号，并将所述第一比对信号输出到远程复现装置；以及，
接收所述第二比对信号，变频处理后输出到调制解调器与标准信号装置输出的本地信号进行比对生成所述处理后的所述第二比对信号，并将所述处理后的所述第二比对信号输出至所述远程复现装置。
优选地，所述复现信号包括满足所述比对条件的所述第一比对信号、满足所述比对条件的所述第一比对信号、满足所述比对条件时时间分配单元输出的时间信号，和满足所述比对条件时频率分配单元输出的频率信号。
本发明的有益效果如下：
本方法利用卫星双向时间比对，结合远程时间复现装置，多次测量、调整之后最终实现标准时间频率的复现，有效提高实时的标准时间复现精度，复现标准时间任意节点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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示出远程时间复现系统；
图2示出远程复现模块结构图；
附图标记：远程时间复现系统1；标准对比装置2；远程复现装置3；外部时间设备4；通信卫星5；标准信号模块21；调制调解器22；标准变频模块23；远程复现模块31；远程变频模块32；数据处理及控制单元314；相位同步单元315；时间比对单元316；时间分配单元318；频率分配单元319；驯服铷原子频标320；标准信号模块输出端211；调制解调器第一接收端221；调制解调器输出端222；调制解调器接收端223；标准变频模块第一接输出端231；标准变频模块第一接收端232；标准变频模块第二输出端233；标准变频模块第二接收端234连接；远程复现模块第一输出端311；远程复现模块第二输出端312；远程复现模块接收端313；远程变频模块第二输出端321；远程变频模块第二接收端322；远程变频模块第一输出端323；远程变频模块第一接收端324；通信卫星第一接收端51；通信卫星第一输出端52；通信卫星第二接收端53；通信卫星第二输出端54；外部时间设备接收端41；数据处理及控制单元第一串口3141；数据处理及控制单元第二串口3142；相位同步单元接收端3151；相位同步单元输出端3152；相位同步单元串口3153；时间比对单元第一接收端3161；时间比对单元第二接收端3162；时间比对单元第三接收端3163；时间比对单元第一输出端3164；时间比对单元第二输出端3165；时间比对单元第三输出端3166；时间分配单元第一输出端3181；时间分配单元接收端3182连接；时间分配单元第二输出端3183；频率分配单元第一输出端3191连接；频率分配单元输出端3192；频率分配单元第一输出端3191连接；驯服铷原子频标接收端3201；驯服铷原子频标输出端3202。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种基于卫星双向的远程时间复现系统所述系统1包括：标准对比装置2和远程复现装置3，其中，
远程复现装置2被配置为执行以下步骤：
S1：接收处理后的标准对比装置输出的第一比对信号，与远程复现装置的本地信号进行比对；
S2：若比对结果满足预设的比对条件，则输出第一比对信号作为复现信号；
若比对结果不满足预设的比对条件，则基于比对结果生成第二比对信号后输出至标准对比装置；
S3：接收标准对比装置处理后的所述第二比对信号，与所述远程复现装置的再次生成的本地信号进行比对；
若比对结果满足预设的比对条件，则输出所述处理后的所述第二比对信号作为复现信号；
若比对结果不满足预设的比对条件，则再次重复执行上述S1-S3的步骤直至输出满足预设的比对条件的复现信号。
远程复现装置是卫星双向远程时间复现系统的重要组成部分，是完成双向比对、时差计算、频率相位控制字产生、频率相位微调及标准时间信息、时间信号、频率信号输出的核心装置。
远程复现装置包括：远程变频模块32和远程复现模块31；
远程变频模块32被配置为远程变频模块第一接收端324接收所述第一比对信号，变频处理后通过远程变频模块第一输出端323输出到远程复现模块31；
远程复现模块被配置为，接收远程变频模块32变频处理后输出的所述第一比对信号；与远程复现装置的本地信号进行比对；若比对结果满足预设的比对条件，则输出第一比对信号作为复现信号；同时提供复现时间戳信息、复现时间信号、复现频率信号。
若比对结果不满足预设的比对条件，则基于比对结果生成第二比对信号后输出至标准对比装置。
远程复现模块包括：驯服铷原子频标单元，时间分配单元，频率分配单元，相位同步单元，时间比对单元以及数据处理及控制单元；其中，
时间分配单元318向所述时间比对单元316输出初始时间信号；
频率分配单元319向所述时间比对单元316输出初始频率信号；
时间比对单元316基于所述初始时间信号、所述初始频率信号生成本地信号，并进行所述本地信号与所述第一比对信号的比对；基于预设的比对条件，若输出满足所述比对条件则输出第一比对信号作为复现信号；若不满足所述比对条件，则将比对结果上传至数据处理及控制单元314；
数据处理及控制单元314将所述比对结果转换为控制信息，所述控制信息发送至所述相位同步单元315；
所述相位同步单元315对所述控制信息进行调整，生成调整信号后输出到所述时间分配单元318；
所述时间分配单元318将所述调整信号输出到驯服铷原子频标320、时间比对单元316；
所述驯服铷原子频标320利用接收的调整信号对铷原子频标进行驯服，并将驯服后的驯服信号输出至所述频率分配单元319；
所述频率分配单元319将驯服信号输出到相位同步单元315、时间比对单元316，
时间比对单元316接收上述所述调整信号、所述驯服信号，再次生成本地信号，并进行所述再次生成的本地信号与所述第一比对信号的比对；基于预设的比对条件，输出满足所述比对条件的第二比对信号作为复现信号；
若比对结果不满足预设的比对条件，则基于所述比对结果生成第二比对信号后输出至标准对比装置2。
其中，复现信号包括满足所述比对条件的第一比对信号、满足所述比对条件时时间分配单元输出的时间信号和满足所述比对条件时频率分配单元输出的频率信号。
通过远程复现装置各个模块的信息间的相互传输，构成的远程复现装置实现了对标准对比装置输出的第一比对信号的精准复现，提高复现精度。
标准对比装置2包括：标准变频模块23，标准信号模块21和调制解调器22；
标准信号模块21，用于输出标准信号；
标准变频模块23，被配置为接收并变频处理所述标准信号，得到所述第一比对信号，并将所述第一比对信号输出到远程复现装置3；以及，
接收所述未满足远程复现装置预设比对条件的第二比对信号，通过标准变频模块23变频处理后输出到调制解调器与标准信号装置输出的本地信号进行比对生成所述处理后的所述第二比对信号，并将所述处理后的所述第二比对信号输出至所述远程复现装置3再次比对。
标准对比装置依赖于卫星双向时间比对系统，因此要求在标准对比装置具备卫星双向时间比对系统，以实现与远程复现装置的卫星双向时间比对，即实现标准时间的远程复现。在具体工作时，需要按照卫星双向比对的要求将射频频点、码速率和码型设置，比如：码速率，码型是在比对单元中设置，射频频点在变频功放设备里设置，以提高复现精度；同时设置相位同步时间间隔，然后数据处理及控制单元会自动采集该时差测量信息，然后根据同步间隔自动计算和控制相位同步单元的输出，最终实现远程标准时间的复现。
如图1所示，远程复现系统连接如下：
标准信号模块输出端211与调制解调器第一接收端221连接；
调制解调器输出端222与标准变频模块第一接收端232连接；
标准变频模块第一接输出端231与通信卫星第一接收端51连接；
通信卫星第一输出端52与远程变频模块第一接收端324连接；
远程变频模块第一输出端323与远程复现模块接收端313连接；
远程复现模块第一输出端311与外部时间设备接收端41连接；
远程复现模块第二输出端312与远程变频模块第二接收端322连接；
远程变频模块第二输出端321与通信卫星第二接收端53连接；
通信卫星第二输出端54与标准变频模块第二接收端234连接；
标准变频模块第二输出端233与调制解调器接收端223连接。
如图2所示，整个远程时间复现模块的连接如下：
相位同步单元输出端3152，与所述时间分配单元接收端3182连接；
相位同步单元接收端3151，与所述频率分配单元第一输出端3191连接；以及，
相位同步单元串口3153，与所述数据处理及控制单元第一串口3141连接。
时间比对单元第一接收端3161，与所述时间分配单元第一输出端3181连接；
时间比对单元第二接收端3162，与所述频率分配单元输出端3192连接；
时间比对单元第三接收端3163，用于接收所述标准比对装置的所述第一比对信号和所述第二比对信号；
时间比对单元第一输出端3164，用于输出不满足预设条件的第一比对信号和所述第二比对信号；
时间比对单元第二输出端3165，用于输出满足预设条件的复现信号；
时间比对单元第三输出端3166，与所述数据处理及控制单元第二串口3142连接；
时间分配单元第二输出端3183与驯服铷原子频标接收端3201连接；驯服铷原子频标输出端3202与频率分配单元接收端3193连接。
本领域技术人员应当理解，本发明中的连接不仅仅是机械结构的简单连接；还包括了模块间的信号的通讯，与数据信息的交互。本领域技术人员也应当理解，本发明也不仅仅限于第一比对信号、第二比对信号，为进行时间的校准，远程复现装置进行多次的校准，输出了第N比对信号到标准对比装置。
以时间分配单元输出1PPS时间信号和频率分配单元输出10MHz频率信号为例：
工作时，双向时间比对单元316在数据处理及控制单元314的控制下设置比对系统参数，并在时间分配单元输出的1PPS初始时间信号和频率分配单元输出的10MHz初始频率信号的驱动下，时间比对单元316生成本地信号与标准对比装置2进行第一对比信号接收，实现时间的比对和测量。
基于预设的比对条件，若输出满足所述比对条件则输出第一比对信号作为复现信号；若不满足所述比对条件，则将比对结果上传至数据处理及控制单元314；数据处理及控制单元根据时差测量比对结果计算本地时间频率信号的频率控制字和相位控制字后输出为控制信息，并将该控制信息传递给相位同步单元315进行频率和相位的调整后生成调整后的1PPS时间信号；相位同步单元315将调整后的1PPS时间信号输出到时间分配单元318；时间分配单元318分别为双向时间比对单元316、驯服铷原子频标320调整后的1PPS时间信号；驯服铷原子频标320利用接收的调整后的1PPS时间信号对铷原子频标进行驯服，并将驯服后的10MHz频率信号输出至频率分配单元319进行输出，频率分配单元319分别为双向时间比对单元316、相位同步单元315提供10MHz频率信号；时间比对单元316再次在时间分配单元输出的调整后的1PPS时间信号和频率分配单元输出的驯服后的10MHz频率信号的驱动下，时间比对单元316再次生成本地信号与标准对比装置2进行第一对比信号的比对，实现时间的比对和测量。基于预设的比对条件，输出满足所述比对条件的第二比对信号作为复现信号；若比对结果不满足预设的比对条件，则基于所述比对结果生成第二比对信号后通过时间比对单元第一输出端3164输出至标准对比装置2。
标准变频模块23接收并变频处理时间对比单元316发出的第二比对信号，通过标准变频模块23变频处理后输出到调制解调器22与标准信号模块21输出的本地信号进行比对生成所述处理后的所述第二比对信号，并将处理后的所述第二比对信号输出至所述远程复现装置3再次比对。
如此多次测量、调整之后最终实现标准时间频率的复现。其中，外部设备包括时钟、计算机、移动电话等实时显示时间的装置。本方法利用卫星双向时间比对，结合远程时间复现装置，多次测量、调整之后最终实现标准时间频率的复现，有效提高实时的标准时间复现精度，复现标准时间任意节点。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种基于卫星双向的远程时间复现系统，其特征在于，所述系统包括：标准对比装置和远程复现装置，其中，
远程复现装置被配置为执行以下步骤：
S1：接收处理后的标准对比装置输出的第一比对信号，与远程复现装置的本地信号进行比对；
S2：若比对结果满足预设的比对条件，则输出第一比对信号作为复现信号；若比对结果不满足预设的比对条件，则基于比对结果生成第二比对信号后输出至标准对比装置；
S3：接收标准对比装置处理后的所述第二比对信号，与所述远程复现装置的再次生成的本地信号进行比对；
若比对结果满足预设的比对条件，则输出所述处理后的所述第二比对信号作为复现信号；
若比对结果不满足预设的比对条件，则再次重复执行上述S1-S3的步骤直至输出满足预设的比对条件的复现信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述远程复现装置包括：远程变频模块和远程复现模块；
远程变频模块被配置为接收所述第一比对信号，变频处理后输出到远程复现模块。
3.根据权利要求1-2任一所述的系统，其特征在于，所述远程复现模块包括：驯服铷原子频标单元，时间分配单元，频率分配单元，相位同步单元，时间比对单元以及数据处理及控制单元；其中，
时间分配单元向所述时间比对单元输出初始时间信号；
频率分配单元向所述时间比对单元输出初始频率信号；
时间比对单元基于所述初始时间信号、所述初始频率信号生成本地信号，并进行所述本地信号与所述第一比对信号的比对；基于预设的比对条件，若输出满足所述比对条件则输出第一比对信号作为复现信号；若不满足所述比对条件，则将比对结果上传至数据处理及控制单元；
数据处理及控制单元将所述比对结果转换为控制信息，所述控制信息发送至所述相位同步单元；
所述相位同步单元对所述控制信息进行调整，生成调整信号后输出到所述时间分配单元；
所述时间分配单元将所述调整信号输出到驯服铷原子频标、时间比对单元；所述驯服铷原子频标利用接收的调整信号对铷原子频标进行驯服，并将驯服后的驯服信号输出至所述频率分配单元；
所述频率分配单元将驯服信号输出到相位同步单元、时间比对单元，
时间比对单元接收上述所述调整信号、所述驯服信号，再次生成本地信号，并进行所述再次生成的本地信号与所述第一比对信号的比对；基于预设的比对条件，输出满足所述比对条件的第二比对信号作为复现信号；若比对结果不满足预设的比对条件，则基于所述比对结果生成第二比对信号后输出至标准对比装置。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述时间比对单元包括：
时间比对单元第一接收端，与所述时间分配单元第一输出端连接；
时间比对单元第二接收端，与所述频率分配单元输出端连接；
时间比对单元第三接收端，用于接收所述标准比对装置的所述第一比对信号和所述第二比对信号；
时间比对单元第一输出端，用于输出不满足预设条件的第一比对信号和所述第二比对信号；
时间比对单元第二输出端，用于输出满足预设条件的复现信号；
时间比对单元第三输出端，与所述数据处理及控制单元第二串口连接。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述相位同步单元包括：
相位同步单元输出端，与所述时间分配单元接收端连接；
相位同步单元接收端，与所述频率分配单元第一输出端连接；以及，相位同步单元串口，与所述数据处理及控制单元第二串口连接。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述时间分配单元包括：
时间分配单元接收端，与所述相位同步单元输出端连接；
时间分配单元第一输出端，与所述时间比对单元第一接收端连接，为时间比对单元提供初始时间信号和调整信号；
时间分配单元第二输出端，与所述驯服铷原子频标接收端连接，为驯服铷原子频标提供调整信号。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述频率分配单元包括；
频率分配单元接收端，与所述驯服铷原子频标输出端连接，
频率分配单元第二输出端，与所述时间比对单元连接，为所述时间比对单元提供所述驯服信号；
频率分配单元第一输出端，与所述相位同步单元接收端连接，为所述相位同步单元提供所述驯服信号。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准对比装置包括：标准变频模块，标准信号模块和调制解调器；
标准信号模块，用于输出标准信号；
标准变频模块，被配置为接收并变频处理所述标准信号，得到所述第一比对信号，并将所述第一比对信号输出到远程复现装置；以及，
接收所述第二比对信号，变频处理后输出到调制解调器与标准信号装置输出的本地信号进行比对生成所述处理后的所述第二比对信号，并将所述处理后的所述第二比对信号输出至所述远程复现装置。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述复现信号包括满足所述比对条件的所述第一比对信号、满足所述比对条件的所述第一比对信号、满足所述比对条件时时间分配单元输出的时间信号，和满足所述比对条件时频率分配单元输出的频率信号。
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