CN111313895B - 一种系统多参考源多时钟精准时频综合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种系统多参考源多时钟精准时频综合方法，尤其适用于含多种参考源、多个时钟的高精度时间频率产生系统。本发明通过多参考源输入及选择、多铷钟时钟综合、晶振驯服与时频基准产生三个技术手段来设计实现高精度时间频率综合与产生系统，提供具有高稳定度、高准确度和相噪好、可靠性高的授时服务。
Description
技术领域
本发明涉及时间频率领域中的一种系统多参考源多时钟精准时频综合方法，尤其适用于含多种参考源、多个时钟的高精度时间频率产生系统。
背景技术
在各类地面固定、车载、舰载系统建设中，时间频率产生系统为系统提供统一的时间频率基准，保证系统各用时单元工作在连续、一致、稳定的时间尺度下。
时频综合就是结合多种参考源和多种钟源的特点，有效结合各种参考源、时钟源的优点为系统产生高稳、高准确度和低噪的时频信号。传统时间频率产生系统通常采用如下方式产生时频基准，即：系统接收参考源，驯服本地时钟，产生标准的时间频率信号，为了提升稳定性和可靠性，采用双铷钟备份的方式，如图1所示。经运行验证与分析，这种方法存在一定的缺陷：①参考源通常为单GPS、单北斗或北斗/GPS，缺少Glonass、B码、长波、短波等参考源输入能力，适用性较弱；②通过参考源对两台铷钟进行独立驯服，没有对两台铷钟进行综合，时钟性能相比单时钟没有得到有效提升；③虽然采用双铷钟备份的方式，但当其中一台铷钟发生故障切换到另一台铷钟时，由于两台铷钟独立驯服且时钟存在差异，造成系统输出时钟频率和相位出现跳变，影响系统授时的稳定性。因此，这种方法没有充分利用时频综合的方式来产生时频基准，在保证高精度时间同步性能以及高稳定授时服务方面存在一定的缺陷，有提升空间。
发明内容
有鉴于此，本发明的所要解决的技术问题在于避免上述背景技术中的不足而提供一种系统多参考源多时钟精准时频综合方法。本发明方法能够弥补传统时间频率产生系统参考源输入种类偏少、时钟性能不高、授时稳定性不强等问题。
本发明采用的技术方案为：
一种系统多参考源多时钟精准时频综合方法，包括以下步骤：
(1)选择北斗、GPS、Glonass、长波、短波或B码之一作为参考源；
(2)分别测取多台铷钟与参考源的钟差，根据钟差比较和分析出每台铷钟的质量和特性；
(3)根据每台铷钟的质量和特性分配各台铷钟权重，将各台铷钟的时钟进行综合；
(4)根据综合时钟驯服晶振，并同步、产生与分路输出各种时间频率信号。
其中，步骤(1)中通过自动或手动方式选择北斗、GPS、Glonass、长波、短波或B码之一作为参考源；通过自动方式选择时，根据参考源稳定度和准确度的高低以及北斗授时的自主安全性进行综合考虑，定制优先级：北斗＞GPS＞Glonass＞B码＞长波＞短波，根据优先级自主选择参考源。
其中，步骤(4)中驯服晶振时，测取晶振与综合时钟的钟差，并依据钟差通过DDS的方式调整晶振频率准确度。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1)系统采用北斗/GPS/Glonass/B码/长波/短波+双铷钟+晶振的时频综合方案，充分综合了北斗、GPS、Glonass、B码的中长期稳定度和准确度好、铷钟的中短期稳定度和准确度较好、晶振的短期稳定度和相噪好的优点，为系统产生短中长期稳定度、准确度和相噪好的时频基准；长波和短波授时通常作为辅助授时手段，可提升系统授时手段的完整性。
2)系统采用多铷钟时钟综合方法，使时钟性能相比单时钟得到有效提升；同时通过该方法可实现：当其中一个铷钟出现故障时，实现故障钟判断与快速切出，其他铷钟继续维持时钟输出，系统时钟输出连续、稳定和可靠；
3)系统具备接收多种常用的参考源能力，可满足各型平台提出的不同种类时源输入的需求；同时，各种参考源互为备份，使系统更稳定可靠。
附图说明
图1为传统时频基准产生方法原理框图。
图2为本发明“一种系统多参考源多时钟精准时频综合方法”原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
图1为传统时频基准产生方法原理框图，参考源通常为单GPS、单北斗或北斗/GPS，通过参考源对两台铷钟进行独立驯服，这种方法没有充分利用时频综合的方式来产生时频基准。
本发明的一种系统多参考源多时钟精准时频综合方法，通过多参考源输入及选择、多铷钟时钟综合、晶振驯服与时频基准产生三个技术手段来设计实现高精度时间频率综合与产生系统，提供具有高稳定度、高准确度和相噪好、可靠性高的授时服务。本发明原理框图如图2所示。
本发明设计要点分为三部分：
1)多参考源输入及选择
系统输入六种参考源，包括北斗、GPS、Glonass、长波、短波、B码，通过手动或自动方式选择其中之一作为参考源。在这六种参考源中，北斗、GPS、Glonass、B码的中长期稳定度和准确度好，而长波和短波稳定度和准确度相对较差。当系统选用自动方式时，结合稳定性和准确度高低以及北斗授时的自主性和安全性考虑，定制优先级：北斗＞GPS＞Glonass＞B码＞长波＞短波，当参考源在线时，根据此优先级来自主选择参考源；当系统选用手动方式时，可根据情况手动选择其中之一作为参考源。
2)多铷钟时钟综合
通过时差测量单元分别测取每台铷钟与参考源的钟差，时钟综合单元根据钟差比较和分析出各台铷钟的质量和特性，然后根据铷钟质量和特性分配权重，实现多铷钟时钟综合，输出综合后的时钟，时钟性能相比单时钟得到有效提升；当其中一个铷钟出现故障时，根据钟差变化特性可实现故障钟判断与快速切出，不影响时钟综合，其他铷钟继续维持时钟输出，系统时钟输出稳定可靠；铷钟为目前技术成熟且最为常规的一种原子频标，其中短期稳定度和准确度较好；铷钟数大于等于两个。
3)晶振驯服及时频基准产生
晶振跟踪铷钟输出综合时钟，实现高精度驯服与同步，驯服晶振时，测取晶振与综合时钟的钟差，并依据钟差通过DDS的方式调整晶振频率准确度，以实现晶振对综合时钟的跟踪与同步，然后将跟踪同步后的时钟输出给时频基准产生单元，产生系统所需的各种时频基准信号，为系统提供高精度授时服务。当铷钟均出现异常时，通过晶振守时可维持时间输出，进一步提升系统时钟输出的稳定性。晶振具有短稳和相噪好的特点，且功耗低，体积小，是目前常用的时钟源之一。
本发明实现原理为：时间频率产生系统采用北斗/GPS/Glonass/B码/长波/短波+多铷钟+晶振的时频综合方案，通过多参考源输入及选择、多铷钟时钟综合、晶振驯服及时频基准产生这三个技术实现环节，综合北斗、GPS、Glonass、B码的中长期稳定度和准确度好、铷钟的中短期稳定度和准确度较好、晶振的短期稳定度和相噪好的优点，为系统产生短中长期稳定度、准确度和相噪好的时频基准；长波和短波授时作为辅助授时手段，用于提升系统授时手段的完整性。
本说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效替换形式的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种系统多参考源多时钟精准时频综合方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)选择北斗、GPS、Glonass、长波、短波或B码之一作为参考源；
(2)分别测取多台铷钟与参考源的钟差，根据钟差比较和分析出每台铷钟的质量和特性；
(3)根据每台铷钟的质量和特性分配各台铷钟权重，将各台铷钟的时钟进行综合；
(4)根据综合时钟驯服晶振，并同步、产生与分路输出各种时间频率信号。
2.根据权利要求1所述的系统多参考源多时钟精准时频综合方法，其特征在于：步骤(1)中通过自动或手动方式选择北斗、GPS、Glonass、长波、短波或B码之一作为参考源；通过自动方式选择时，根据参考源稳定度和准确度的高低以及北斗授时的自主安全性进行综合考虑，定制优先级：北斗＞GPS＞Glonass＞B码＞长波＞短波，根据优先级自主选择参考源。
3.根据权利要求1所述的系统多参考源多时钟精准时频综合方法，其特征在于，步骤(4)中驯服晶振时，测取晶振与综合时钟的钟差，并依据钟差通过DDS的方式调整晶振频率准确度。
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