CN113075699A - 一种5g网关多模复合型高精度授时方法及系统 - Google Patents

一种5g网关多模复合型高精度授时方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种5G网关多模复合型高精度授时方法包括如下方法：步骤A：主用授时单元跟踪北斗3号，判断北斗3号的卫星信号是否存在异常，若存在异常则进行步骤B；步骤B：主用授时单元切换基准源，主用授时单元跟踪GPS的卫星信号，判断GPS卫星信号是否存在异常，若存在异常，则进行步骤C，若不存在异常，则进行步骤D；步骤C：切换备用授时单元，主时钟通过无线协议交互同步5G网关的从时钟；步骤D：主用授时单元将时信号发送至主时钟，主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟本发明采用北斗3号系统和GPS系统双模复合型授时，提高授时的精度。还增加了5G网关授时系统的专用光纤网络为备用基准源，能够使5G网络在受天气干扰的情况下依旧能够保持高精度授时。

Description

一种5G网关多模复合型高精度授时方法及系统
技术领域
本发明涉及5G网关授时技术领域，特别是一种5G网关多模复合型高精度授时方法及系统。
背景技术
目前高精度授时在各行业都发挥着关键基础作用，其中大范围下卫星授时方式普遍应用，例如GPS，北斗导航系统，区域范围内光纤授时应用较多，例如SDH传输法、DWDM传输法。但是在5G万物互联时代，时间同步精度要求更高，单一的卫星授时和光纤授时的精度很难达到5G网络对时钟同步的要求。
且目前时间基准都依赖GPS授时，GPS系统授时精度由美方军队操控，其存在安全隐患和不可靠性，其次国有北斗系统其用户数量又受到限制，再者在卫星失效或受干扰情况下，基准时间会混乱，因此，考虑到5G网络的向后兼容性，在GPS系统授时的基础上考虑其他卫星授时系统且搭建备用时钟基准源的系统是非常需要的。
针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种5G网关多模复合型高精度授时方法及系统。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种5G网关多模复合型高精度授时方法，包括如下方法：步骤A：主用授时单元跟踪北斗3号，并接收北斗3号的卫星信号，判断所述北斗3号的卫星信号是否存在异常，若存在异常则进行步骤B，若不存在异常则进行步骤D；
步骤B：主用授时单元切换基准源，主用授时单元跟踪GPS的卫星信号，并接收GPS的卫星信号，判断所述GPS卫星信号是否存在异常，若存在异常，则进行步骤C，若不存在异常，则进行步骤D；
步骤C：切换备用授时单元，所述备用授时单元通过光纤将时信号发送至主时钟，主时钟通过无线协议交互同步5G网关的从时钟；
步骤D：所述主用授时单元将时信号发送至主时钟，所述主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟。
优选的，步骤A和步骤B中的卫星信号异常包括：接收不到信号、信号缺失以及信号延迟大于阈值，其中检测信号延迟大于阈值方法如下：
获取北斗3号卫星在发送信号离开系统时刻的坐标(Xa,Ya,Za)与主用授时单元的坐标(Xb,Yb,Zb)，根据两者的坐标，获取北斗3号卫星与主用授时单元在信号离开系统时的空间距离S，其计算公式为；
Figure BDA0002989332440000021
获取北斗3号卫星信号的离开系统的读数时间T1和信号到达所述主用授时单元的读数时间T2，获得北斗3号与主用授时单元之间的伪距离γ，其计算公式为：γ＝C0(T1-T2)(2)；
所述C0为光速，其中T1＝Ts+es，T2＝Td+ed，Ts为北斗3号卫星信号离开系统时刻，es为北斗3号时钟与系统之间的时间延迟，Td为信号到达主用授时单元的时刻，ed为主用授时单元的接收延迟；
根据空间距离S的获取公式(1)与伪距离γ的获取公式(2)，获取所述主用授时单元的接收延迟ed，其公式如下：
Figure BDA0002989332440000022
判断主用授时单元的接收延迟ed是否大于阈值，若大于阈值，则代表卫星信号为异常。
优选的，所述步骤C中所述备用授时单元将时信号解码为秒脉冲信号和光纤时信号。
优选的，所述步骤D中所述主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟的方法如下：
所述主时钟包括主时钟传输单元与备用传输单元，其传输模型为：
Figure BDA0002989332440000031
其中
Figure BDA0002989332440000032
为5G网关中从时钟收到的时间，
Figure BDA0002989332440000033
为对时间增量求导数，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，x(t)＝[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]，y(t)表示为1*6维的从时钟数据，y(t)＝[y1(t),y2(t),y3(t),y4(t),y5(t),y6(t)]，z(t)表示为1*6维的备用传输单元数据，z(t)＝[z1(t),z2(t),z3(t),z4(t),z5(t),z6(t)]；
其中[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]、分别表示时刻、分钟、秒、毫秒、纳秒、皮秒的数据包，[y1(t),y2(t),y3(t),y4(t),y5(t),y6(t)]与[z1(t),z2(t),z3(t),z4(t),z5(t),z6(t)]所表示的参数化含义与所述[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]的参数含义相同，u(t)表示为控制器，A与B表示6*6给定的参数矩阵；
所述主时钟传输单元的主时钟数据通过传输通道输送至所述控制器，其中所述主时钟传输单元进过传输通道的计算公式如下：
Figure BDA0002989332440000034
其中：
Figure BDA0002989332440000039
其中
Figure BDA0002989332440000037
是经过传输通道后主时钟的数据，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，
Figure BDA0002989332440000038
是传输矩阵，s＝φ(t)；
diag为对角矩阵，当s-n为0时，ψ(0)＝1；当s-n不为0时，ψ(s-n)＝0，其中n的取值范围为1～6；
x(t-k1)代表主时钟在t-k1时的数据，
Figure BDA0002989332440000041
是传输更新矩阵，用于对x(t-k1)的数据进行更新，k1是主时钟到从时钟的传输时延；
其中所述传输通道的传输规则如下：
Figure BDA0002989332440000049
其中t表示传输时刻，m为传输通道数量，r为任意维数的通道,T1,T2分别是通道数为m-1和m的周期，mod为求余函数，其公式如下：
Figure BDA0002989332440000042
所述控制器接收主时钟数或者备用时钟数据，并处理得到5G网关中从时钟收到的时间，其计算方法如下：
Figure BDA0002989332440000043
根据公式(4)～公式(6)获取5G网关中从时钟接收到的时间，其公式如下：
Figure BDA0002989332440000044
其中，
Figure BDA0002989332440000045
为5G网关中从时钟收到的时间，
Figure BDA0002989332440000046
是经过传输通道后主时钟的数据，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，
Figure BDA0002989332440000047
是传输矩阵，s＝φ(t)，x(t-k1)代表主时钟在t-k1时的数据，
Figure BDA0002989332440000048
是传输更新矩阵，用于对x(t-k1)的数据进行更新，k1是主时钟到从时钟的传输时延，A与B表示6*6给定的参数矩阵。
一种5G网关多模复合型高精度授时系统，使用上述一种5G网关多模复合型高精度授时方法，其中包括：主用授时模块、备用授时模块、算法模块与5G网关；
所述主用授时模块用于跟踪北斗3号卫星信号或者GPS的卫星信号，并将时信号发送至5G网关；
所述备用授时模块用于通过光纤将时信号发送至5G网关；
所述算法模块用于检测所述主用授时模块是否存在信号异常，并控制切换采用备用授时模块或主用授时模块。
优选的，所述算法模块包括延迟判断模块、信号接收判断模块和信号缺失判断模块；
所述延迟判断模块用于判断所述主用授时模块的接收延迟是否大于阈值，所述延迟判断模块包括空间距离计算模块、伪距离计算模块以及延迟计算模块；
所述空间距离计算模块用于获取公式(1)中的空间距离S；
所述伪距离计算模块用于获取公式(2)中的伪距离γ；
所述延迟计算模块用于获取公式(3)中的主用授时单元的接收延迟ed；
所述信号接收判断模块用于判断主用授时模块是否有接收到信号；
所述信号缺失判断模块用于判断主用授时模块接收的信号是否存在缺失；
优选的，所述备用授时模块包括解码模块，所述解码模块用于将时信号解码为秒脉冲信号和光纤时信号。
优选的，5G网关包括时间计算模块，所述时间计算模块用于获取公式(10)中的5G网关中从时钟接收到的时间
Figure BDA0002989332440000051
本发明的有益效果：1.本发明采用北斗3号系统和GPS系统双模复合型授时，提高授时的精度。还增加了5G网关授时系统的专用光纤网络为备用基准源，能够使5G网络授时模块在卫星失效或受天气干扰的情况下依旧能够保持高精度授时。
2.本发明在5G网关应用场景下增加主从时钟，采用新型循轮调度协议和控制器，极大保证5G设备在无法联网的情况下，连接5G网关能极大保证时间的一致性，提高设备采集数据的准确性。
附图说明
图1是本发明中一种5G网关多模复合型高精度授时方法的总体流程图；
图2是本发明中一种5G网关多模复合型高精度授时方法中主时钟与从时钟的数据交换图；
图3是是本发明中一种5G网关多模复合型高精度授时方法中主时钟与从时钟的数据流程图；
图4是是本发明中一种5G网关多模复合型高精度授时系统的模块结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1～4所示，一种5G网关多模复合型高精度授时方法，包括如下方法：步骤A：主用授时单元跟踪北斗3号，并接收北斗3号的卫星信号，判断所述北斗3号的卫星信号是否存在异常，若存在异常则进行步骤B，若不存在异常则进行步骤D；
步骤B：主用授时单元切换基准源，主用授时单元跟踪GPS的卫星信号，并接收GPS的卫星信号，判断所述GPS卫星信号是否存在异常，若存在异常，则进行步骤C，若不存在异常，则进行步骤D；
步骤C：切换备用授时单元，所述备用授时单元通过光纤将时信号发送至主时钟，主时钟通过无线协议交互同步5G网关的从时钟；
步骤D：所述主用授时单元将时信号发送至主时钟，所述主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟。
目前市场上主要采用传统的时间授时就是GPS授时，由于GPS授时存在安全隐患，近年来北斗系统授时也被应用，但由于用户数量限制，北斗系统应用并不广泛，故本专利采用北斗3号系统+GPS双模系统是值得考虑的，有效解决5G网关在使用时遭到延迟的问题。
本发明中才采用了主用授时单元与备用授时单元同步进行时信号的传输，在所述主用授时单元中设置有北斗3号信号追踪与接收装置以及GPS信号的信号追踪与接收装置。由于在授时的准确性来说，北斗3号卫星信号是最佳的授时信号，在授时时所述主用授时单元优先跟踪北斗3号卫星信号，并检测所述北斗3号卫星信号是否存在异常。若是存在异常，则会切换基准源跟踪GPS卫星信号，弥补北斗3号卫星信号在信号不佳时对5G网关授时的影响。当GPS卫星信号存在异常时，取消空中对地面的授时方式，此时将会切换至备用授时单元，采用地面对地面的光纤对5G网关发送授时信号，待主用授时单元检测到的卫星信号恢复正常时才再次调用主用授时单元进行5G网关的授时。能够减少授时的不稳定性，使得5G网关的从时钟能够同步到高精度的北京时间，使得连接5G网关的机器能够在高精度的授时工作场景下进行工作。
优选的，步骤A和步骤B中的卫星信号异常包括：接收不到信号、信号缺失以及信号延迟大于阈值，其中检测信号延迟大于阈值方法如下：
获取北斗3号卫星在发送信号离开系统时刻的坐标(Xa,Ya,Za)与主用授时单元的坐标(Xb,Yb,Zb)，根据两者的坐标，获取北斗3号卫星与主用授时单元在信号离开系统时的空间距离S，其计算公式为；
Figure BDA0002989332440000081
获取北斗3号卫星信号的离开系统的读数时间T1和信号到达所述主用授时单元的读数时间T2，获得北斗3号与主用授时单元之间的伪距离γ，其计算公式为：γ＝C0(T1-T2)(2)；
所述C0为光速，其中T1＝Ts+es，T2＝Td+ed，Ts为北斗3号卫星信号离开系统时刻，es为北斗3号时钟与系统之间的时间延迟，Td为信号到达主用授时单元的时刻，ed为主用授时单元的接收延迟；
根据空间距离S的获取公式(1)与伪距离γ的获取公式(2)，获取所述主用授时单元的接收延迟ed，其公式如下：
Figure BDA0002989332440000082
判断主用授时单元的接收延迟ed是否大于阈值，若大于阈值，则代表卫星信号为异常。
卫星信号异常是用于天气与环境的影响使得卫星信号受到了干扰，造成信号时延或丢包的问题。该情况对于不同的地方的卫星或者GPS信号的影响是不同的。对于信号丢失的情况是最易检测得出，在信号丢失或者缺失时是无法有效的进行授时。故在遇到上述两种情况时，直接切换基准源至备用授时单元进行短距离的光纤授时即可。而对于延迟方面的影响，只要信号的接收与发送的延迟小于阈值是可以接受的，在本发明中，对于信号延迟的阈值为50ns。由于卫星的无线信号的传播速度与光速一致，只需要知道北斗3号卫星和主用授时单元的在信号发射时两者的距离以及主用授时单元在读数时间时与北斗3号卫星的距离即可计算得出信号的延迟。在北斗3号卫星的地面监控网络会通过联合监控确定北斗3号卫星的偏移量的校准量，然后将这些校正量传输到卫星，再由卫星传输到住主用授时单元中，可以对es进行修正，使得测距信号的传输实际时间和系统同步，故假定偏移量es被补偿掉了，所以es＝0，再次代入公式(10)中计算皆可以得出主用授时单元的接收延迟ed，只需要通过监控判断所述ed是否大于50ns即可判断当前卫星信号是否可用，当不可用时可以切换至备用授时单元，减少因为北斗30号卫星或者GPS信号的延迟问题而导致时间精准度不足的问题。
优选的，所述步骤C中所述备用授时单元将时信号解码为秒脉冲信号和光纤时信号。
当使用备用授时单元时，还需提前将授时信号的IRIG-B直流码解码为秒脉冲信号和光纤授时信号，通过连接模块直接到连接主时钟，输出高精度授时时间和高精度秒脉冲，得到精准的北京时间，且通过无线协议交互，与5G网关内的从时钟时间同步。
优选的，所述步骤D中所述主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟的方法如下：
所述主时钟包括主时钟传输单元与备用传输单元，其传输模型为：
Figure BDA0002989332440000101
其中
Figure BDA0002989332440000102
为5G网关中从时钟收到的时间，
Figure BDA0002989332440000103
为对时间增量求导数，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，x(t)＝[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]，y(t)表示为1*6维的从时钟数据，y(t)＝[y1(t),y2(t),y3(t),y4(t),y5(t),y6(t)]，z(t)表示为1*6维的备用传输单元数据，z(t)＝[z1(t),z2(t),z3(t),z4(t),z5(t),z6(t)]；
其中[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]、分别表示时刻、分钟、秒、毫秒、纳秒、皮秒的数据包，[y1(t),y2(t),y3(t),y4(t),y5(t),y6(t)]与[z1(t),z2(t),z3(t),z4(t),z5(t),z6(t)]所表示的参数化含义与所述[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]的参数含义相同，u(t)表示为控制器，A与B表示6*6给定的参数矩阵；
所述主时钟传输单元的主时钟数据通过传输通道输送至所述控制器，其中所述主时钟传输单元进过传输通道的计算公式如下：
Figure BDA0002989332440000104
其中：
Figure BDA0002989332440000105
其中
Figure BDA0002989332440000106
是经过传输通道后主时钟的数据，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，
Figure BDA0002989332440000107
是传输矩阵，s＝φ(t)；
diag为对角矩阵，当s-n为0时，ψ(0)＝1；当s-n不为0时，ψ(s-n)＝0，其中n的取值范围为1～6；
x(t-k1)代表主时钟在t-k1时的数据，
Figure BDA0002989332440000111
是传输更新矩阵，用于对x(t-k1)的数据进行更新，k1是主时钟到从时钟的传输时延；
其中所述传输通道的传输规则如下：
Figure BDA0002989332440000112
其中t表示传输时刻，m为传输通道数量，r为任意维数的通道,T1,T2分别是通道数为m-1和m的周期，mod为求余函数，其公式如下：
Figure BDA0002989332440000113
所述控制器接收主时钟数或者备用时钟数据，并处理得到5G网关中从时钟收到的时间，其计算方法如下：
Figure BDA0002989332440000114
根据公式(4)～公式(6)获取5G网关中从时钟接收到的时间，其公式如下：
Figure BDA0002989332440000115
其中，
Figure BDA0002989332440000116
为5G网关中从时钟收到的时间，
Figure BDA0002989332440000117
是经过传输通道后主时钟的数据，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，
Figure BDA0002989332440000118
是传输矩阵，s＝φ(t)，x(t-k1)代表主时钟在t-k1时的数据，
Figure BDA0002989332440000119
是传输更新矩阵，用于对x(t-k1)的数据进行更新，k1是主时钟到从时钟的传输时延，A与B表示6*6给定的参数矩阵。
在各种各样的生活场景下，所需要的时钟授时精度要求也不一样，本发明采用IEEE-1588处理器的IEEE-1588协议进行授时，IEEE-1588协议尤其适用于高精度授时的工业场景下，IEEE-1588协议是通过主从时钟交换带有的时间戳的数据包来实现同步授时，如图2所示，在授时的过程中所述主时钟将发出的t1、t2、t3、t4时间戳，从时钟也会收到t1、t2、t3、t4相关的时间戳，这些时间戳被用来计算主从时钟的传输时延和误差，例如主时钟发送同步报文，且记录当前时间为t1,从时钟接收到该报文时记录当前时间为t2，且为了消除这个主时钟发送到从时钟的时钟偏差，从时钟在发送同步报文后会立即发送一个包含t1时间的跟随消息报文，然后时钟可根据算法来自动调节时间，与主时钟时间保持一致。所以
Figure BDA0002989332440000121
其中k是从时钟相对于主时钟的时钟偏差，k1是主时钟到从时钟的传输时延，k2是从时钟到主时钟的传输时延，且根据IEEE-1588的前提假设是主从时钟之间传输时延具有对称性，所以k1＝k2，最终代入公式(11)可以求出具体的k值。
为了增加从时钟的接收时间数据包的精度和节约传输网络的能量，加入了备用传输单元，用以太网络无线的方式来传输，并采用循轮调度的方式经行传输，传输方法有很多，例如：事件触发传输，以及并行传输和串行传输等等。并行传输其需要的传输通道多，容易浪费资源，成本高，串行传输难以解决接收数据包、发数据包的同步，事件触发一般用于特定事件的传输中，故循轮调度是比较简单又高效的传输方式，更大程度节约了成本。采用循轮调度协议方法可以节约通道能量，降低成本。本发明的算法设计与现有的算法设计相比，本发明的从时钟可以根据主时钟的数据包的时延经行矫正，从而达到主从时钟同步，为了是从时钟的时间同步达到一个很高的精度，主从系统相互传输时延需对称，以及采用一个备用时钟系统经行补偿。而且设立三个时钟系统：主时钟、从时钟和备用传输单元。主时钟的数据包经过传输通道的循轮调度协议后，形成新的数据包传入控制器中，且同时根据控制器算法，所得结果传入到从系统微处理器中。备用传输单元是在主系统失灵情况下的备用方案。在主时钟和从时钟传输通道中采用的循轮调度协议，节约了传输通道能量，对于数据包量大的部分采用更新矩阵使从时钟系统的时钟同步更加高效准确。
一种5G网关多模复合型高精度授时系统，使用上述一种5G网关多模复合型高精度授时方法，其中包括：主用授时模块、备用授时模块、算法模块与5G网关；
所述主用授时模块用于跟踪北斗3号卫星信号或者GPS的卫星信号，并将时信号发送至5G网关；
所述备用授时模块用于通过光纤将时信号发送至5G网关；
所述算法模块用于检测所述主用授时模块是否存在信号异常，并控制切换采用备用授时模块或主用授时模块。
优选的，所述算法模块包括延迟判断模块、信号接收判断模块和信号缺失判断模块；
所述延迟判断模块用于判断所述主用授时模块的接收延迟是否大于阈值，所述延迟判断模块包括空间距离计算模块、伪距离计算模块以及延迟计算模块；
所述空间距离计算模块用于获取公式(1)中的空间距离S；
所述伪距离计算模块用于获取公式(2)中的伪距离γ；
所述延迟计算模块用于获取公式(3)中的主用授时单元的接收延迟ed；
所述信号接收判断模块用于判断主用授时模块是否有接收到信号；
所述信号缺失判断模块用于判断主用授时模块接收的信号是否存在缺失；
优选的，所述备用授时模块包括解码模块，所述解码模块用于将时信号解码为秒脉冲信号和光纤时信号。
优选的，5G网关包括时间计算模块，所述时间计算模块用于获取公式(10)中的5G网关中从时钟接收到的时间
Figure BDA0002989332440000131
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种5G网关多模复合型高精度授时方法，其特征在于：包括如下方法：步骤A：主用授时单元跟踪北斗3号，并接收北斗3号的卫星信号，判断所述北斗3号的卫星信号是否存在异常，若存在异常则进行步骤B，若不存在异常则进行步骤D；
步骤B：主用授时单元切换基准源，主用授时单元跟踪GPS的卫星信号，并接收GPS的卫星信号，判断所述GPS卫星信号是否存在异常，若存在异常，则进行步骤C，若不存在异常，则进行步骤D；
步骤C：切换备用授时单元，所述备用授时单元通过光纤将时信号发送至主时钟，主时钟通过无线协议交互同步5G网关的从时钟；
步骤D：所述主用授时单元将时信号发送至主时钟，所述主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟。
2.根据权利要求1所述一种5G网关多模复合型高精度授时方法，其特征在于，步骤A和步骤B中的卫星信号异常包括：接收不到信号、信号缺失以及信号延迟大于阈值，其中检测信号延迟大于阈值方法如下：
获取北斗3号卫星在发送信号离开系统时刻的坐标(Xa,Ya,Za)与主用授时单元的坐标(Xb,Yb,Zb)，根据两者的坐标，获取北斗3号卫星与主用授时单元在信号离开系统时的空间距离S，其计算公式为；
Figure FDA0002989332430000011
获取北斗3号卫星信号的离开系统的读数时间T1和信号到达所述主用授时单元的读数时间T2，获得北斗3号与主用授时单元之间的伪距离γ，其计算公式为：γ＝C0(T1-T2) (2)；
所述C0为光速，其中T1＝Ts+es，T2＝Td+ed，Ts为北斗3号卫星信号离开系统时刻，es为北斗3号时钟与系统之间的时间延迟，Td为信号到达主用授时单元的时刻，ed为主用授时单元的接收延迟；
根据空间距离S的获取公式(1)与伪距离γ的获取公式(2)，获取所述主用授时单元的接收延迟ed，其公式如下：
Figure FDA0002989332430000021
判断主用授时单元的接收延迟ed是否大于阈值，若大于阈值，则代表卫星信号为异常。
3.根据权利要求1所述的一种5G网关多模复合型高精度授时方法，其特征在于，所述步骤C中所述备用授时单元将时信号解码为秒脉冲信号和光纤时信号。
4.根据权利要求1所述步骤的一种5G网关多模复合型高精度授时方法，其特征在于，所述步骤D中所述主时钟将时信号同步至5G网关的从时钟的方法如下：
所述主时钟包括主时钟传输单元与备用传输单元，其传输模型为：
Figure FDA0002989332430000022
其中
Figure FDA0002989332430000023
为5G网关中从时钟收到的时间，
Figure FDA0002989332430000024
为对时间增量求导数，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，x(t)＝[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]，y(t)表示为1*6维的从时钟数据，y(t)＝[y1(t),y2(t),y3(t),y4(t),y5(t),y6(t)]，z(t)表示为1*6维的备用传输单元数据，z(t)＝[z1(t),z2(t),z3(t),z4(t),z5(t),z6(t)]；
其中[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]、分别表示时刻、分钟、秒、毫秒、纳秒、皮秒的数据包，[y1(t),y2(t),y3(t),y4(t),y5(t),y6(t)]与[z1(t),z2(t),z3(t),z4(t),z5(t),z6(t)]所表示的参数化含义与所述[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t),x5(t),x6(t)]的参数含义相同，u(t)表示为控制器，A与B表示6*6给定的参数矩阵；
所述主时钟传输单元的主时钟数据通过传输通道输送至所述控制器，其中所述主时钟传输单元进过传输通道的计算公式如下：
Figure FDA0002989332430000031
其中：
Figure FDA0002989332430000032
Figure FDA0002989332430000033
其中
Figure FDA0002989332430000034
是经过传输通道后主时钟的数据，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，
Figure FDA0002989332430000035
是传输矩阵，s＝φ(t)；
diag为对角矩阵，当s-n为0时，ψ(0)＝1；当s-n不为0时，ψ(s-n)＝0，其中n的取值范围为1～6；
x(t-k1)代表主时钟在t-k1时的数据，
Figure FDA0002989332430000036
是传输更新矩阵，用于对x(t-k1)的数据进行更新，k1是主时钟到从时钟的传输时延；
其中所述传输通道的传输规则如下：
Figure FDA0002989332430000037
其中t表示传输时刻，m为传输通道数量，r为任意维数的通道,T1,T2分别是通道数为m-1和m的周期，mod为求余函数，其公式如下：
Figure FDA0002989332430000038
所述控制器接收主时钟数或者备用时钟数据，并处理得到5G网关中从时钟收到的时间，其计算方法如下：
Figure FDA0002989332430000039
根据公式(4)～公式(6)获取5G网关中从时钟接收到的时间，其公式如下：
Figure FDA00029893324300000310
其中，
Figure FDA00029893324300000311
为5G网关中从时钟收到的时间，
Figure FDA0002989332430000041
是经过传输通道后主时钟的数据，x(t)表示为1*6的维主时钟数据，
Figure FDA0002989332430000042
是传输矩阵，s＝φ(t)，x(t-k1)代表主时钟在t-k1时的数据，
Figure FDA0002989332430000043
是传输更新矩阵，用于对x(t-k1)的数据进行更新，k1是主时钟到从时钟的传输时延，A与B表示6*6给定的参数矩阵。
5.一种5G网关多模复合型高精度授时系统，使用权利要求1-4所述的一种5G网关多模复合型高精度授时方法，其特征在于，包括：主用授时模块、备用授时模块、算法模块与5G网关；
所述主用授时模块用于跟踪北斗3号卫星信号或者GPS的卫星信号，并将时信号发送至5G网关；
所述备用授时模块用于通过光纤将时信号发送至5G网关；
所述算法模块用于检测所述主用授时模块是否存在信号异常，并控制切换采用备用授时模块或主用授时模块。
6.根据权利要求5所述的一种5G网关多模复合型高精度授时系统，其特征在于：所述算法模块包括延迟判断模块、信号接收判断模块和信号缺失判断模块；
所述延迟判断模块用于判断所述主用授时模块的接收延迟是否大于阈值，所述延迟判断模块包括空间距离计算模块、伪距离计算模块以及延迟计算模块；
所述空间距离计算模块用于获取公式(1)中的空间距离S；
所述伪距离计算模块用于获取公式(2)中的伪距离γ；
所述延迟计算模块用于获取公式(3)中的主用授时单元的接收延迟ed；
所述信号接收判断模块用于判断主用授时模块是否有接收到信号；
所述信号缺失判断模块用于判断主用授时模块接收的信号是否存在缺失。
7.根据权利要求5所述的一种5G网关多模复合型高精度授时系统，其特征在于：所述备用授时模块包括解码模块，所述解码模块用于将时信号解码为秒脉冲信号和光纤时信号。
8.根据权利要求5所述的一种5G网关多模复合型高精度授时系统，其特征在于：5G网关包括时间计算模块，所述时间计算模块用于获取公式(10)中的5G网关中从时钟接收到的时间
Figure FDA0002989332430000051
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