CN111970041A - 基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法 - Google Patents

基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，包括以下步骤：S01：接收授时信息，北斗接收机向地面控制管理站传输北斗卫星星历数据信息；S02：授时信息预处理，将接受的授时信息与原子钟的时间信息对比；S03：授时信息精处理，将授时信息内关于时间信息的数据进行分类；S04：消除系统误差，采用平均值代入和实时补偿来消除当前时间与通信系统时间的系统误差；S05：生成同步时间。本发明中，该时间同步技术研究方法采用平均值代入的方式，可以初步消除授时信息和通信系统时间之间的系统误差，并配合实时补偿的方式，可以对初步消除的系统误差进行二次误差清零处理，避免了通信延迟带来的时间同步误差值。

Description

基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法
技术领域
本发明涉及卫星通信时间同步技术领域，尤其涉及基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法。
背景技术
在信息社会的现代化发展中，导航定位和授时系统是最重要、而且也是最关键的国家基础设施之一，现代智能化通信系统的建立和数字化地球的实现需要它支持，因此在现代通信网和电力网建设也越来越增强了对精度时间和频率的依赖，为了确保通信系统与北斗卫星之间时间的处于同步化，就需要对通信系统时间进行同步化处理，进而满足通信系统的正常运行。
现有的通信系统时间同步方法在对通信系统与北斗卫星的时间进行同步处理时，由于授时信息的延迟传输，会导致时间同步化过程中存在系统误差，导致时间同步的不够精确，从而无法确保通信系统与北斗卫星时间的同步效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出消除通信系统时间同步化过程中的系统误差，提高时间通信系统时间同步精度的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，包括以下步骤：
S01：接收授时信息，北斗接收机通过北斗卫星向地面控制管理站传输北斗卫星星历数据信息；
S02：授时信息预处理，将接受的授时信息与原子钟的时间信息对比，初步删除掉误差大于安全阈值的授时信息；
S03：授时信息精处理，将授时信息内关于时间信息的数据进行分类，并将授时信息与通信消耗时间累加，获得当前时间；
S04：消除系统误差，采用平均值代入和实时补偿来消除当前时间与通信系统时间的系统误差，获得精确的同步时间信息；
S05：生成同步时间，将精确的同步时间信息生成时间报文信息，并同步传输给用户端，实现通信系统的时间同步。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S01中，授时信息的方式包含以下三种：
(A)：单向授时，用户端被动接受来自北斗接收机的授时信息，不需要通过地面控制管理站中转；
(B)：双向授时，用户端可以主动的接收北斗接收机的授时信息，实现双向自由的授时信息的获取；
(C)：混合授时，将单向授时与双向授时整合，形成可以同步运行的混合授时方式。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S02中，安全阈值的对比步骤分为以下步骤：
S02.1：将原子钟的时间信息的基准时间以10ns单位作为安全阈值，授时信息的时间点作为对比值；
S02.2：将授时信息按照接收的时间前后顺序排列，将对比值与安全阈值逐一的对比判断；
S02.3：将误差大于10ns的授时信息删除，获取安全阈值内的授时信息。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S03中，将授时信息划分为多个不重叠且独立的时间窗，并根据时间窗的先后顺序对授时信息进行先后排列。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S04中，平均值的获取方式包括以下步骤：
S04.1：均匀逐一的计算授时信息与安全阈值的误差值；
S04.2：将所有的误差值相加后除以授时信息的个数，获得系统误差的平均值；
S04.3：将平均值以1ns为一个单位，均分为10个子平均值。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S04中，将获取到的平均值代入到通信系统的时间同步过程，初步填补通信系统的时间与授时信息的时间之间的统一程度的误差。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S04中，实时补偿的方法包括以下步骤：
S04.4：逐点监控授时信息与通信系统时间的代入平均值后的时间同步状态，获取初步时间同步后的子误差值；
S04.5：对每一个时间点上的子误差值再次代入子平均值，填补子误差值带来的延迟。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述步骤S04中，在实时补偿之后还包括系统误差的自检处理；
所述系统误差的自检处理向消除系统误差后的同步时间施加外接干扰因素，干扰因素由高运行温度和长运行时间，用来判断时间同步方法的强度，实时监控同步时间方法的稳定性。
本发明提供了基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法。具备以下有益效果：
(1)：该时间同步技术研究方法采用平均值代入的方式，可以初步消除授时信息和通信系统时间之间的系统误差，并配合实时补偿的方式，可以对初步消除的系统误差进行二次误差清零处理，避免了通信延迟带来的时间同步误差值，从而确保授时信息与通信系统时间处于高精度的同步状态。
附图说明
图1为本发明提出的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，包括以下步骤：
S01：接收授时信息，北斗接收机通过北斗卫星向地面控制管理站传输北斗卫星星历数据信息；
S02：授时信息预处理，将接受的授时信息与原子钟的时间信息对比，初步删除掉误差大于安全阈值的授时信息；
S03：授时信息精处理，将授时信息内关于时间信息的数据进行分类，并将授时信息与通信消耗时间累加，获得当前时间；
S04：消除系统误差，采用平均值代入和实时补偿来消除当前时间与通信系统时间的系统误差，获得精确的同步时间信息；
S05：生成同步时间，将精确的同步时间信息生成时间报文信息，并同步传输给用户端，实现通信系统的时间同步。
采用平均值代入并配合实时补偿的方式，既可以初步消除授时信息和通信系统时间之间的系统误差，同时也能够对初步消除的系统误差进行二次误差清零处理，避免了通信延迟带来的时间同步误差值，从而确保授时信息与通信系统时间处于高精度的同步状态。
步骤S01中，授时信息的方式包含以下三种：
(A)：单向授时，用户端被动接受来自北斗接收机的授时信息，不需要通过地面控制管理站中转；
(B)：双向授时，用户端可以主动的接收北斗接收机的授时信息，实现双向自由的授时信息的获取；
(C)：混合授时，将单向授时与双向授时整合，形成可以同步运行的混合授时方式；
单向授时和双向授时的切换方式根据通信系统的运行方式不同进行选择，当通信系统的容量较小时，选择单向授时的方式进行授时信息的获取，当通信系统需要较高精度时，选择双向授时的方式进行授时信息的获取，当需要兼顾系统容量和时间精度时，可以根据通信系统的不同运行时段进行切换。
步骤S02中，安全阈值的对比步骤分为以下步骤：
S02.1：将原子钟的时间信息的基准时间以10ns单位作为安全阈值，授时信息的时间点作为对比值；
S02.2：将授时信息按照接收的时间前后顺序排列，将对比值与安全阈值逐一的对比判断；
S02.3：将误差大于10ns的授时信息删除，获取安全阈值内的授时信息。
步骤S03中，将授时信息划分为多个不重叠且独立的时间窗，并根据时间窗的先后顺序对授时信息进行先后排列。
步骤S04中，平均值的获取方式包括以下步骤：
S04.1：均匀逐一的计算授时信息与安全阈值的误差值；
S04.2：将所有的误差值相加后除以授时信息的个数，获得系统误差的平均值；
S04.3：将平均值以1ns为一个单位，均分为10个子平均值。
步骤S04中，将获取到的平均值代入到通信系统的时间同步过程，初步填补通信系统的时间与授时信息的时间之间的统一程度的误差。
步骤S04中，实时补偿的方法包括以下步骤：
S04.4：逐点监控授时信息与通信系统时间的代入平均值后的时间同步状态，获取初步时间同步后的子误差值；
S04.5：对每一个时间点上的子误差值再次代入子平均值，填补子误差值带来的延迟。
步骤S04中，在实时补偿之后还包括系统误差的自检处理，系统误差的自检处理向消除系统误差后的同步时间施加外接干扰因素，干扰因素由高运行温度和长运行时间，用来判断时间同步方法的强度，实时监控同步时间方法的稳定性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：接收授时信息，北斗接收机通过北斗卫星向地面控制管理站传输北斗卫星星历数据信息；
S02：授时信息预处理，将接受的授时信息与原子钟的时间信息对比，初步删除掉误差大于安全阈值的授时信息；
S03：授时信息精处理，将授时信息内关于时间信息的数据进行分类，并将授时信息与通信消耗时间累加，获得当前时间；
S04：消除系统误差，采用平均值代入和实时补偿来消除当前时间与通信系统时间的系统误差，获得精确的同步时间信息；
S05：生成同步时间，将精确的同步时间信息生成时间报文信息，并同步传输给用户端，实现通信系统的时间同步。
2.根据权利要求1所述的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，其特征在于：所述步骤S01中，授时信息的方式包含以下三种：
(A)：单向授时，用户端被动接受来自北斗接收机的授时信息，不需要通过地面控制管理站中转；
(B)：双向授时，用户端可以主动的接收北斗接收机的授时信息，实现双向自由的授时信息的获取；
(C)：混合授时，将单向授时与双向授时整合，形成可以同步运行的混合授时方式。
3.根据权利要求1所述的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，其特征在于：所述步骤S02中，安全阈值的对比步骤分为以下步骤：
S02.1：将原子钟的时间信息的基准时间以10ns单位作为安全阈值，授时信息的时间点作为对比值；
S02.2：将授时信息按照接收的时间前后顺序排列，将对比值与安全阈值逐一的对比判断；
S02.3：将误差大于10ns的授时信息删除，获取安全阈值内的授时信息。
4.根据权利要求1所述的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，其特征在于：所述步骤S03中，将授时信息划分为多个不重叠且独立的时间窗，并根据时间窗的先后顺序对授时信息进行先后排列。
5.根据权利要求1所述的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，其特征在于：所述步骤S04中，平均值的获取方式包括以下步骤：
S04.1：均匀逐一的计算授时信息与安全阈值的误差值；
S04.2：将所有的误差值相加后除以授时信息的个数，获得系统误差的平均值；
S04.3：将平均值以1ns为一个单位，均分为10个子平均值。
6.根据权利要求1所述的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，其特征在于：所述步骤S04中，将获取到的平均值代入到通信系统的时间同步过程，初步填补通信系统的时间与授时信息的时间之间的统一程度的误差。
7.根据权利要求1所述的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，其特征在于：所述步骤S04中，实时补偿的方法包括以下步骤：
S04.4：逐点监控授时信息与通信系统时间的代入平均值后的时间同步状态，获取初步时间同步后的子误差值；
S04.5：对每一个时间点上的子误差值再次代入子平均值，填补子误差值带来的延迟。
8.根据权利要求1所述的基于北斗高精度通信系统时间同步技术研究方法，其特征在于：所述步骤S04中，在实时补偿之后还包括系统误差的自检处理；
所述系统误差的自检处理向消除系统误差后的同步时间施加外接干扰因素，干扰因素由高运行温度和长运行时间，用来判断时间同步方法的强度，实时监控同步时间方法的稳定性。
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