CN113805461B - 一种时频链路末节点1pps信号传输时延测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种时频链路末节点1pps信号传输时延测定方法，属于时频系统技术领域。本发明利用具有高精度时间保持能力的测试装置采集末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的时差，通过迭代计算得到传输时延计算值，经剔除偶然测量误差，再计算得到目标传输时延值，实现对时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延测定。该方法可为传输距离在100米到10公里之间的主从式时频系统末节点时频信号传输时延提供精确测定，可有效实现新搭建时频链路的末节点1pps相对于中心节点1pps初始时延值的测定；通过定期测定，可实现对随外界温度变化、链路老化等因素引起的时延漂移值的测定，进而对时延漂移规律模型进行完善改进。

Description

一种时频链路末节点1pps信号传输时延测定方法
技术领域
本发明涉及时频系统技术领域，特别是指一种时频链路末节点1pps信号传输时延测定方法。
背景技术
主从式时间频率信号传递技术在卫星导航、航天测控、雷达组网、天文观测等诸多领域应用广泛，在这些应用领域，往往需要将中心节点1pps信号传递到几百米甚至几公里外的节点，但末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延难以精确测量，因此，需要精确测定时频传递末节点1pps相对于中心节点1pps的传输时延。
当前常用的可以为时频链路末节点1pps信号传输时延测定提供支撑的方法有以下3种，但均存在一定的不足：卫星双向时间频率传递法可以提供纳秒量级的时频信号作为基准，但其成本高、卫星租用及电磁信号发射申请等手续繁多，工程实施不够便捷；GNSS共视间频率传递法可提供10纳秒左右的时频信号作为基准，但其精度指标存在不足；光纤双向时间频率传递法可提供亚纳秒量级的时频信号作为基准，但其随着距离的增加光纤铺设难度大，工程实施不够便捷。
发明内容
本发明针对传输距离在100米到10公里之间的主从式时频系统末节点时频信号传输时延的测定问题，提供一种时频链路末节点1pps信号传输时延测定方法，能够精确测定时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延。
本发明的目的是这样实现的：
一种时频链路末节点1pps信号传输时延测定方法，包括以下步骤：
①构建具有高精度时间保持能力的测试装置，对时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延进行M次测量，M≥5且为奇数；
②在tm1时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm1，记录内置原子钟的温度为Pm1；
③在tm2时刻利用时差测量设备测定时频链路末节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm2，记录内置原子钟的温度为Pm2；
④在tm3时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm3，记录内置原子钟的温度为Pm3；
⑤计算第m次测量对应的时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延为ΔTm，1≤m≤M；
⑥重复步骤②-⑤,直到完成M次测量,得到M组测量值，并得到M个传输时延计算值ΔT1，ΔT2，…，ΔTM；
⑦对M个传输时延计算值ΔT1，ΔT2，…，ΔTM进行排序，剔除最小值ΔTi和最大值ΔTj，得到(M-2)个传输时延计算值；
⑧利用(M-2)个传输时延计算值，计算得到时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延值ΔT。
进一步的，步骤⑤具体包括以下步骤：
(501)在不加入内置原子钟温度影响修正项的条件下，从tm1时刻到tm3时刻测试装置输出1pps信号的漂移曲线为一次函数，计算得到第m次测量末节点1pps信号的因线性漂移引起的传输时延修正量为：
Figure BDA0003266173990000021
(502)考虑到测试装置的内置原子钟随着温度的变化会影响输出1pps信号的漂移特性，设内置原子钟的温度因子为Ktem，工作标称温度为22℃,则加入温度影响因素的第m次测量末节点1pps信号的传输时延修正量为：
Figure BDA0003266173990000022
(503)计算第m次测量对应的考虑测试装置内置原子钟随着温度变化影响的时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延值ΔTm为：
Figure BDA0003266173990000023
进一步的，步骤⑧中ΔT的具体计算方式为：
Figure BDA0003266173990000031
本发明的有益效果在于：
(1)本发明可有效实现新搭建时频链路的末节点1pps相对于中心节点1pps初始时延值的测定。
(2)通过定期测定，可实现对随外界温度变化、链路老化等因素引起的时延漂移值的测定，进而对时延漂移规律模型进行完善改进。
附图说明
图1为时频链路末节点1pps信号传输时延测定流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种时频链路末节点1pps信号传输时延测定方法，该方法利用具有高精度时间保持能力的测试装置，对时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延进行测定，具体包括以下步骤：
①构建具有高精度时间保持能力的测试装置，内置原子钟的温度因子为Ktem(工作标称温度为22℃),对时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延进行M次(M取值为M≥5的奇数，一般不超过11)测定，设当前测定次数为第m次(1≤m≤M的正整数)。
②在tm1时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm1，内置原子钟的温度为Pm1。
③在tm2时刻利用时差测量设备测定时频链路末节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm2，内置原子钟的温度为Pm2。
④在tm3时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm3，内置原子钟的温度为Pm3。
⑤计算第m次测量对应的时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延为ΔTm。
⑥重复步骤②-⑤,直到完成M次测试,得到M组测量值，并计算得到M组传输时延计算值为ΔT1，ΔT2，…，ΔTM。
⑦为了剔除偶然测量误差，对共计M次传输时延计算值ΔTm(ΔTm可能为正值，也可能为负值)进行排序，剔除最小值ΔTi和最大值ΔTj，得到(M-2)组传输时延计算值。
⑧利用(M-2)组传输时延计算值，计算得到时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延值ΔT：
Figure BDA0003266173990000041
其中，步骤⑤具体包括以下步骤：
(501)在不加入内置原子钟温度影响修正项的条件下，从tm1时刻到tm3时刻测试装置输出1pps信号的漂移曲线为一次函数，计算得到第m次测量末节点1pps信号的因线性漂移引起的传输时延修正量为：
Figure BDA0003266173990000042
(502)考虑到测试装置的内置原子钟随着温度的变化会影响输出1pps信号的漂移特性，设内置原子钟的温度因子为Ktem(工作标称温度为22℃),则加入温度影响因素的第m次测量末节点1pps信号的传输时延修正量为：
Figure BDA0003266173990000043
(503)计算第m次测量对应的考虑测试装置的内置原子钟随着温度的变化会影响因素的时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延值ΔTm为：
Figure BDA0003266173990000044
总之，本发明利用具有高精度时间保持能力的测试装置采集末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的时差，通过迭代计算得到传输时延计算值，经剔除偶然测量误差，再计算得到目标传输时延值，实现对时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延测定。
该方法可为传输距离在100米到10公里之间的主从式时频系统末节点时频信号传输时延提供精确测定，具有精度高、工程实施便捷的特点，可有效实现新搭建时频链路的末节点1pps相对于中心节点1pps初始时延值的测定。此外，通过定期测定，可实现对随外界温度变化、链路老化等因素引起的时延漂移值的测定，进而对时延漂移规律模型进行完善改进。

Claims (1)

1.一种时频链路末节点1pps信号传输时延测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
①构建具有高精度时间保持能力的测试装置，对时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延进行M次测量，M≥5且为奇数；
②在tm1时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm1，记录内置原子钟的温度为Pm1；
③在tm2时刻利用时差测量设备测定时频链路末节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm2，记录内置原子钟的温度为Pm2；
④在tm3时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差为Tm3，记录内置原子钟的温度为Pm3；
⑤计算第m次测量对应的时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延为ΔTm，1≤m≤M；具体包括以下步骤：
(501)在不加入内置原子钟温度影响修正项的条件下，从tm1时刻到tm3时刻测试装置输出1pps信号的漂移曲线为一次函数，计算得到第m次测量末节点1pps信号的因线性漂移引起的传输时延修正量为：
Figure FDA0003700221460000011
式中，Δym为第m次测量末节点1pps信号的因线性漂移引起的传输时延修正量，tm1、tm2、tm3为顺序的三个测量时刻，Tm1为在tm1时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差，Tm3为在tm3时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差；
(502)考虑到测试装置的内置原子钟随着温度的变化会影响输出1pps信号的漂移特性，设内置原子钟的温度因子为Ktem，工作标称温度为22℃,则加入温度影响因素的第m次测量末节点1pps信号的传输时延修正量为：
Figure FDA0003700221460000012
式中，
Figure FDA0003700221460000013
为加入温度影响因素的第m次测量末节点1pps信号的传输时延修正量，tm1、tm2、tm3为顺序的三个测量时刻，Tm1为在tm1时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差，Tm3为在tm3时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差，Ktem为内置原子钟的温度因子，Pm1、Pm2、Pm3为tm1、tm2、tm3时刻记录的内置原子钟的温度；
(503)计算第m次测量对应的考虑测试装置内置原子钟随着温度变化影响的时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延值ΔTm为：
Figure FDA0003700221460000021
式中，ΔTm为第m次测量对应的考虑测试装置内置原子钟随着温度变化影响的时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延值，Tm1为在tm1时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差，Tm2为在tm2时刻利用时差测量设备测定中心节点1pps信号与测试装置输出1pps信号的时差，
Figure FDA0003700221460000022
为加入温度影响因素的第m次测量末节点1pps信号的传输时延修正量；
⑥重复步骤②-⑤,直到完成M次测量,得到M组测量值，并得到M个传输时延计算值ΔT1，ΔT2，…，ΔTM；
⑦对M个传输时延计算值ΔT1，ΔT2，…，ΔTM进行排序，剔除最小值ΔTi和最大值ΔTj，得到(M-2)个传输时延计算值；
⑧利用(M-2)个传输时延计算值，计算得到时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延值ΔT；ΔT的具体计算方式为：
Figure FDA0003700221460000023
式中，ΔT为时频链路末节点1pps信号相对于中心节点1pps信号的传输时延值，ΔTi和ΔTj分别为M个传输时延计算值ΔT1，ΔT2，…，ΔTM中的最小值和最大值。
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