RU2040035C1 - Timepiece synchronization method - Google Patents
Timepiece synchronization method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2040035C1 RU2040035C1 RU93006071A RU93006071A RU2040035C1 RU 2040035 C1 RU2040035 C1 RU 2040035C1 RU 93006071 A RU93006071 A RU 93006071A RU 93006071 A RU93006071 A RU 93006071A RU 2040035 C1 RU2040035 C1 RU 2040035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- frequency
- time
- point
- relay
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике связи и радиолокации и может быть использовано для сличения шкал времени, разнесенных на большие расстояния. The invention relates to communication and radar technology and can be used to compare time scales spaced over long distances.
Известные способы синхронизации часов основаны на сравнении временных положений принимаемого радиосигнала и местного опорного сигнала, формировании разности этих сигналов и коррекции временного положения опорного сигнала (авт.св. N 917169, кл. G 04 C 11/02, 1980); на излучении радиосигнала в одном пункте, приеме его в другом пункте с преобразованием на промежуточную частоту с последующим переизлучением радиосигнала в первый пункт (авт.св. N 862111, кл. G 04 C 11/02, 1975); на излучении сигналов шкал времени, приеме и переизлучении их пунктами расположения сличаемых рабочих и образцовых часовых систем (авт. св. N1163308, кл. G 04 G 11/02, 1984); на преобразовании спектра принимаемого сигнала с гармонической частотной модуляцией (ЧМ) путем смешивания его с опорным ЧМ напряжением, выделении гармонических составляющих преобразованного сигнала и последующим формированием сигнала ошибки (авт. св. N 824116, кл. G 04 C 11/02, 1980); на привязке момента пересечения фронтом импульса заданных уровней с последующим усреднением зафиксированных отсчетов времени (авт. св. N 690433, кл. G 04 C 11/02, 1976); на сравнении фаз, соответствующих принимаемому и опорному сигналам, и корректировке фазы местных опорных сигналов по результатам сравнения (авт.св. N 617766, кл. G 04 C 11/02, 1977); на излучении отметок собственных шкал времени на ведущем и ведомом пунктах, измерении на ведущем пункте интервала времени между отметкой собственной шкалы времени и первой принятой отметкой (авт.св. N 669326, кл. G 04 С 11/02, 1977); на сличении шкал времени путем наблюдений методом РСДБ (радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами) искусственных спутников Земли с бортовым радиоизлучением (Губанов В.С. и др. Космические исследования. Т. 18, 1980, с.632); на сличении шкал времени путем обмена импульсными сигналами через геостанционарный ИСЗ-ретранслятор (Истон Р. ТИИЭР, 1976, т. 65, с. 34); на сличении шкал времени путем одновременного приема в разнесенных пунктах шумовых СВЧ-сигналов, излучаемых с борта ИСЗ-радиомаяка, когерентном преобразовании принятых сигналов к видеочастоте, их регистрации с последующей взаимокорреляционной обработкой и определении временных задержек прихода одного и того же сигнала на оба пункта (Губанов В.С. Финкельштейн А. М. Фридман П.А. Введение в радиоастрометрию. М. Наука, 1983, с. 114-119, 217). Known clock synchronization methods are based on comparing the time positions of the received radio signal and the local reference signal, generating the difference of these signals and correcting the time position of the reference signal (ed. St. N 917169, class G 04
Из известных способов синхронизации часов наиболее близким к предлагаемому является способ, основанный на использовании дуплексного метода связи через геостационарный ИСЗ-ретранслятор (Губанов В.С. Финкельштейн А.М. и Фридман П.А, Введение в радиоастрометрию. М. Наука, 1983, с.114-119, 217). Of the known methods for clock synchronization, the closest to the proposed one is the method based on the use of the duplex communication method through a geostationary satellite repeater (Gubanov V.S. Finkelshtein A.M. and Fridman P.A., Introduction to Radio Astrometry. M. Nauka, 1983, p. 114-119, 217).
Основное достоинство дуплексного метода связи через геостационарный ИСЗ-ретранслятор (фиг. 1) состоит в том, что в нем исключается длина трассы прохождения сигнала. Поэтому его точность в основном зависит от параметров бортового ретранслятора, применяемого типа сигнала и техники измерения временных интервалов. The main advantage of the duplex method of communication through a geostationary satellite repeater (Fig. 1) is that it eliminates the length of the signal path. Therefore, its accuracy mainly depends on the parameters of the onboard repeater, the type of signal used, and the technique for measuring time intervals.
В указанном способе в результате корреляционной обработки пар записей одного и того же шумового широкополосного сигнала происходит подавление флуктуационных эффектов атмосферы, что позволяет определять временную задержку с внутренней точностью до 0,1 нс. Кроме того, в данном способе кроме временной задержки автоматически измеряют частоту интерференции, с помощью которой определяют скорость изменения временной задержки. In the indicated method, as a result of correlation processing of pairs of records of the same noise broadband signal, the fluctuation effects of the atmosphere are suppressed, which makes it possible to determine the time delay with an internal accuracy of 0.1 ns. In addition, in this method, in addition to the time delay, the interference frequency is automatically measured, with which the rate of change of the time delay is determined.
Недостатком данного способа является зависимость результатов измерений от разности групповых задержек сигнала в атмосфере по трассам его прохождения к обоим наземным пунктам. Для устранения этого эффекта требуется или чрезмерно большое время накопления сигнала, или специальные радиометрические измерения влажности в атмосфере вдоль этих трасс (Губанов В.С.Финкельштейн А.М. Фридман П.А. Введение в радиоастрометрию. М. Наука, 1983, с. 234). The disadvantage of this method is the dependence of the measurement results on the difference of the group delays of the signal in the atmosphere along the paths of its passage to both ground points. To eliminate this effect, either an excessively long signal accumulation time is required, or special radiometric measurements of humidity in the atmosphere along these paths (Gubanov V.S. Finkelshtein A.M. Fridman P.A. Introduction to radio astrometry. M. Nauka, 1983, p. 234).
Вторым недостатком этого способа является необходимость накопления отдельных измерений на большом интервале времени от нескольких часов до нескольких суток, так как разность показаний часов может быть определена только совместно с другими параметрами радиоинтерферометра и координатами геостационарного ретранслятора. При этом после завершения измерений на пунктах А и В должен быть получен следующий набор данных (фиг.2):
значения временных задержек в передающей аппаратуре первого tA и второго tB пунктов;
значения временных задержек в приемной аппаратуре первого τ A и второго τ B пунктов;
значения временной задержки сигналов в бортовом ретрансляторе ИСЗ ts;
значения времени распространения сигналов от пунктов сличения до ИСЗ a↑, b↑
значения времени распространения сигналов от ИСЗ до пунктов сличения a↓, b↓;
набор значений величин Тai(Tbi), измеренных в ходе приема шкалы времени, передаваемой с пункта B (A);
набор значений текущего времени, соответствующих измеренным значениям TAi(TBi). Для получения значения Δ t:
Δt TA-T+tA-t+-+(aa↓)+(b↓-b↑) cоответствующего разности шкал времени в заданный момент времени То по часам пункта A, необходима совместная обработка данных, полученных на обеих станциях сличения, на пункте A, для чего данные, полученные на пункте B, должны передаваться в пункт A. Для оперативного получения результатов сличения необходима организация специального канала связи, по которому данные, полученные в пункте B, могли бы передаваться на пункт A.The second disadvantage of this method is the need for the accumulation of individual measurements over a large time interval from several hours to several days, since the difference in the clock readings can only be determined together with other parameters of the radio interferometer and the coordinates of the geostationary repeater. In this case, after completing the measurements at points A and B, the following data set should be obtained (figure 2):
values of time delays in the transmitting equipment of the first t A and second t B points;
values of time delays in the receiving equipment of the first τ A and second τ B points;
the values of the time delay of the signals in the aircraft satellite repeater t s ;
values of the propagation time of signals from comparison points to a satellite a ↑, b ↑
the values of the propagation time of signals from the satellite to the points of comparison a ↓ , b ↓ ;
a set of values of the values of T ai (T bi ) measured during the reception of the time scale transmitted from point B (A);
a set of current time values corresponding to the measured values of T Ai (T Bi ). To get Δ t:
Δt T A -T + t A -t + - + (a a ↓ ) + (b ↓ -b ↑) the corresponding difference of the time scales at a given point in time T o according to the hours of point A, it is necessary to jointly process the data received at both comparison stations at point A, for which the data obtained at point B should be transferred to point A. To quickly obtain comparison results it is necessary to organize a special communication channel through which the data obtained in paragraph B could be transferred to paragraph A.
Однако возможна модификация дуплексного метода синхронизации удаленных шкал времени, позволяющая вычислять разность шкал времени без использования дополнительного канала передачи данных, что значительно увеличивает оперативность получения результатов сличения. При этом используются также две станции A и B, на каждой из которых создана своя шкала времени (фиг.3). В момент времени То по шкалам обоих пунктов производится обмен сигналами времени. На станции A принимается сигнал, переданный станцией B, и наоборот. Сигнал, принятый на станции A, ретранслируется и измеряется величина
T=Δt+tB+bts+a↓+τA
Сигнал шкалы времени станции A, принятый станцией B, ретранслируется в сторону ИСЗ и пpинимается на станции A, где измеряется величина TA2, равная:
T=tA+a↑+ts+b↓+τB+tb+b↑+ts+a↓+τA
Для простоты принято, что задержки распространения сигналов в спутниковом ретрансляторе одинаковы в обоих направлениях (например, при использовании кодового разделения каналов). Невыполнение этого условия не приводит к существенному изменению результатов. Следовательно, на пункте A получены величины TA1 и TA2. Тогда
T-2T= -2Δt+(tA-tB)+(a↑-a↓)+(b↓-b↑)+(τ и разность шкал времени Δt может быть вычислена:
Δt 2T-T+tA-t+(a↑-a↓)+(b↓-b↑)+(τB-τA) Релятивистская поправка здесь не учитывалась.However, it is possible to modify the duplex method for synchronizing remote time scales, which allows calculating the difference in time scales without using an additional data transmission channel, which significantly increases the efficiency of obtaining comparison results. In this case, two stations A and B are also used, each of which has its own time scale (Fig. 3). At time T about on the scales of both points the exchange of time signals. At station A, the signal transmitted by station B is received, and vice versa. The signal received at station A is relayed and measured
T = Δt + t B + b t s + a ↓ + τ A
The time scale signal of station A, received by station B, is relayed to the satellite and is received at station A, where T A2 is measured, equal to:
T = t A + a ↑ + t s + b ↓ + τ B + t b + b ↑ + t s + a ↓ + τ A
For simplicity, it is assumed that the propagation delays in a satellite repeater are the same in both directions (for example, when using code division multiplexing). Failure to do so does not lead to a significant change in the results. Therefore, at item A, the quantities T A1 and T A2 are obtained. Then
T -2T = -2Δt + (t A -t B ) + (a ↑ -a ↓ ) + (b ↓ -b ↑) + (τ and the difference of the time scales Δt can be calculated:
Δt 2T -T + t A -t + (a ↑ -a ↓ ) + (b ↓ -b ↑) + (τ B -τ A ) The relativistic correction was not taken into account here.
Таким образом, при измерении величин TA1 и TA2 на одном пункте можно получить тот же результат, что и при измерении величин ТA и TB на двух пунктах. В результате отпадает необходимость передачи значений величин TB и, следовательно, создания специального канала связи.Thus, when measuring T A1 and T A2 at one point, you can get the same result as when measuring T A and T B at two points. As a result, there is no need to transmit the values of the values of T B and, therefore, create a special communication channel.
Однако для вычисления величины Δt необходимо передавать на пункт A информацию о величинах tВ и τВ. Это значительно проще, чем передавать большое количество величин ТA и TB, поскольку измерение временных задержек в приемно-передающей аппаратуре может проводиться однократно непосредственно перед началом измерений и может быть легко сделано при помощи речевых сообщений по телефону или с помощью телетайпа. Для того, чтобы избавиться от необходимости передавать на пункт A значения величин tВ и τВ, они должны быть измерены перед началом сеанса передачи шкал времени и ретрансляции сигнала, принятого от станции A, производиться на пункте В с задержкой, равной τ2 tB τ B. Это возможно в случае, когда указанная величина положительна; в противном случае в передающий тракт станции B может быть введена точно калиброванная задержка, позволяющая сделать величину положительной. Аналогично, на станции A необходимо ввести задержку на величину τ1 τA tA, которая также должна быть положительной. Тогда вместо величины TA2 на пункте A измеряется величина TA2 x, равная
T=(τA-tA)+rA+a↑+t+b+τB+(tB-τB)+tb+b↑+ts+a↓+τA
Следовательно, вычитая из TA2 x удвоенную величину TA1, получим:
T-2T= -2Δt+(a↑-a)+(b-b↑)
Учитывая, что разница ионосферных задеpжек в рассматриваемом случае пренебрежимо мала, получаем для разности шкал времени Δt:
Δ t 0,5 (2TA1 TA2 x).However, for calculating the value Δt is necessary to transmit information on the point A on the values of t B and τ B. This is much simpler than transmitting a large number of T A and T B values, since the measurement of time delays in the transmitting and receiving equipment can be carried out once immediately before the measurement and can be easily done using voice messages over the phone or using a teletype. In order to get rid of the need to transfer the values of t B and τ B to point A, they must be measured before starting the time scale transmission and relay signal received from station A, be made at point B with a delay equal to τ 2 t B τ B. This is possible when the indicated value is positive; otherwise, a precisely calibrated delay can be introduced into the transmitting path of station B to make the value positive. Similarly, at station A, it is necessary to introduce a delay of τ 1 τ A t A , which should also be positive. Then, instead of the value of T A2 at point A, the value of T A2 x equal to
T = (τ A -t A ) + r A + a ↑ + t + b + τ B + (t B -τ B ) + t b + b ↑ + t s + a ↓ + τ A
Therefore, subtracting from T A2 x twice the value of T A1 , we get:
T -2T = -2Δt + (a ↑ -a ) + (b -b ↑)
Given that the difference in ionospheric delays in the case under consideration is negligible, we obtain for the difference of time scales Δt:
Δ t 0.5 (2T A1 T A2 x ).
Следовательно, имеется возможность вычислять разность шкал времени пунктов A и B на одном из этих пунктов (в данном случае на пункте A), не прибегая к передаче измеренных значений с одного пункта на другой по какому-либо каналу связи. Therefore, it is possible to calculate the difference in time scales of points A and B at one of these points (in this case, at point A) without resorting to transferring the measured values from one point to another via any communication channel.
Целью изобретения является повышение оперативности получения результатов сличения удаленных шкал времени. The aim of the invention is to increase the efficiency of obtaining the results of comparison of remote time scales.
Цель достигается тем, что перед началом сеанса передачи шкал времени измеряют значения временных задержек в передающей и приемной аппаратуре первого и второго пунктов, определяют разности значений временных задержек в передающей и приемной аппаратуре указанных пунктов, а затем в начальный момент времени t1 по часам первого пункта с помощью кодовой последовательности формируют шумовой СВЧ-сигнал, ретранслируют его на этом же пункте, сформированный сигнал задерживают по времени на величину разности значений временных задержек в передающей и приемной аппаратуре первого пункта, задержанный сигнал преобразуют на частоту f1= fпр1, усиливают преобразованный сигнал по мощности, излучают усиленный сигнал в направлении на ИСЗ-pетранслятор, принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора сигнал на частоте f1, переизлучают его на второй пункт на частоте f2 с сохранением фазовых соотношений, принимают ретранслированный сигнал на втором пункте, ретранслируют принятый сигнал с задержкой, равной разности значений временных задержек в передающей и приемной аппаратуре второго пункта, принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора сигнал на частоте f1, переизлучают его на первый пункт на частоте f2 с сохранением фазовых соотношений, принимают ретранслированный сигнал на первом пункте, ретранслируют его на этом же пункте в момент времени t3, в тот же начальный момент времени t1 по часам второго пункта с помощью такой же кодовой последовательности формируют такой же шумовой СВЧ-сигнал, сформированный сигнал преобразуют на частоту f1, усиливают его по мощности, излучают усиленный сигнал в направлении на ИСЗ-ретранслятор, принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора сигнал на частоте f1, переизлучают его на первый пункт на чаcтоте f2 с сохранением фазовых соотношений, принимают ретранслированный сигнал а первом пункте и ретранслируют его на этом же пункте в момент времени t2.The goal is achieved by the fact that before the start of the time scale transmission session, the values of time delays in the transmitting and receiving equipment of the first and second points are measured, the differences in the values of the time delays in the transmitting and receiving equipment of the indicated points are determined, and then at the initial time t 1 according to the hours of the first point using a code sequence generate a noise microwave signal, relay it at the same point, the generated signal is delayed in time by the amount of the difference in the values of time delays in the transmission to the first and second receivers, the delayed signal is converted to a frequency f 1 = f pr1 , the converted signal is amplified by power, the amplified signal is emitted in the direction to the satellite, the signal is received on board the satellite from the satellite repeater at frequency f 1 , re-emitted to the second point at a frequency f 2 while maintaining phase relationships, receive the relay signal at the second point, relay the received signal with a delay equal to the difference in the values of time delays in the transmitting and receiving equipment of the second kta, they receive a signal at frequency f 1 onboard the satellite repeater equipment, re-emit it to the first point at frequency f 2 while maintaining phase relationships, receive the relay signal at the first point, relay it at the same point at time t 3 , at the same the initial time t 1 by the clock of the second point using the same code sequence form the same noise microwave signal, the generated signal is converted to frequency f 1 , amplify it by power, emit an amplified signal in the direction of the satellite relay the emitter, they receive the signal at the frequency f 1 onboard the satellite repeater equipment, re-emit it to the first point at frequency f 2 while maintaining phase relationships, receive the relay signal at the first point and relay it at the same point at time t 2 .
На фиг. 1 изображена геометрическая схема расположения наземных пунктов A, B и ИСЗ-ретранслятора S, где введены следующие обозначения: O центр масс Земли; d база интерферометра; r радиус-вектор ИСЗ; на фиг.2 и 3 временные диаграммы дуплексного метода сличения часов по способу-прототипу и по предлагаемому способу соответственно, где введены следующие обозначения: S, A, B шкалы времени ИСЗ-ретранслятора, пунктов A и В соответственно; на фиг.4 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ синхронизации часов; на фиг.5 частотная диаграмма, поясняющая процесс преобразования частоты синхронизирующего сигнала. In FIG. 1 shows a geometric arrangement of ground points A, B and the satellite A repeater S, where the following notation is introduced: O the center of mass of the Earth; d base of the interferometer; r satellite radius vector; figure 2 and 3 are time diagrams of the duplex method of comparing hours according to the prototype method and the proposed method, respectively, where the following notation is introduced: S, A, B of the satellite’s repeater time scale, points A and B, respectively; figure 4 presents a structural diagram of a device that implements the proposed method for clock synchronization; 5 is a frequency diagram explaining a frequency conversion process of a clock signal.
Синхронизацию часов по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. Clock synchronization by the proposed method is as follows.
Перед началом сеанса передачи шкал времени измеряют значения временных задержек в передающей и приемной аппаратуре первого A и второго B пунктов (tA, τA, tB, τ B);
определяют разности значений временных задержек в передающей и приемной аппаратуре первого и второго пунктов ( τ1τA-tA, τ2 tb- τ b);
в начальный момент времени t1 A по часам первого пункта с помощью кодовой последовательности формируют шумовой СВЧ-сигнал на частоте fс fпр1; регистрируют его на этом же пункте (сигнал α1).Before the start of the time scale transmission session, the values of time delays in the transmitting and receiving equipment of the first A and second B points (t A , τ A, t B , τ B ) are measured;
determine the difference in the values of time delays in the transmitting and receiving equipment of the first and second points (τ 1 τ A -t A , τ 2 t b - τ b );
at the initial time t 1 A, according to the clock of the first point, a noise microwave signal is generated using a code sequence at a frequency f with f pr1 ; register it at the same point (signal α 1 ).
Сформированный сигнал задерживают по времени на величину разности значений временных задержек в передающей и приемной аппаратуре первого пункта A ( τ1 τA -tA); задержанный сигнал преобразуют на частоту f1 fпр2; усиливают преобразованный сигнал по мощности; излучают усиленный сигнал в направлении на ИСЗ-ретранслятор;
Принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора сигнал на частоте f1; переизлучают его в пункт В на частоте f2 с сохранением фазовых соотношений на интервале tс; принимают ретранслированный сигнал в пункте В.The generated signal is delayed in time by the magnitude of the difference in the values of time delays in the transmitting and receiving equipment of the first point A (τ 1 τ A -t A ); the delayed signal is converted to a frequency f 1 f CR2 ; amplify the converted signal in power; emit an amplified signal in the direction of the satellite repeater;
Receive on-board equipment of the satellite repeater signal at a frequency f 1 ; re-emit it to point B at a frequency f 2 while maintaining phase relationships in the interval t s ; receive the relay signal in point B.
Ретранслируют принятый сигнал с задержкой, равной разности значений временных задержек в передающей и приемной аппаратуре второго пункта В ( τ2 tB τ B); принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора сигнал на частоте f1; переизлучают его в пункт A на частоте f2 с сохранением фазовых соотношений на интервале tc; принимают ретранслированный сигнал в пункте A; усиливают принятый сигнал по мощности; преобразуют усиленный сигнал на частоту fc fпр1; регистрируют его на этом же пункте в момент времени f3 A (сигнал α3).Relay the received signal with a delay equal to the difference in the values of the time delays in the transmitting and receiving equipment of the second point B (τ 2 t B τ B ); receive on-board equipment of the satellite repeater signal at a frequency f 1 ; re-emit it to point A at a frequency f 2 while maintaining phase relationships in the interval t c ; receive the relay signal in paragraph A; amplify the received signal in power; convert the amplified signal to a frequency f c f pr1 ; register it at the same point at time f 3 A (signal α 3 ).
В тот же начальный момент времени (t1 A t1 B) по часам второго пункта В с помощью такой же кодовой последовательности формируют такой же шумовой СВЧ-сигнал; сформированный сигнал преобразуют на частоту f1; усиливают его по мощности; излучают усиленный сигнал в направление на ИСЗ-ретранслятор; принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора сигнал на частоте f1; переизлучают его в пункт A на частоте f22 с сохранением фазовых соотношений на интервале tc.At the same initial moment of time (t 1 A t 1 B ), the same noise microwave signal is generated using the same code sequence using the clock of the second point B; the generated signal is converted to a frequency f 1 ; reinforce it in power; emit an amplified signal in the direction of the satellite repeater; receive on-board equipment of the satellite repeater signal at a frequency f 1 ; re-emit it to point A at a frequency f 22 while maintaining phase relationships in the interval t c .
Принимают ретранслированный сигнал на пункте A; усиливают принятый сигнал по мощности; преобразуют принятый сигнал на частоту fс f пр1; ретранслируют его на этом же пункте в момент времени t2 A (сигнал α2).Receive the relay signal at point A; amplify the received signal in power; convert the received signal to a frequency f with f CR pr1 ; relay it on the same point at time t 2 A (signal α 2 ).
Корреляционной обработкой зарегистрированных сигналов на пункте A определяют следующие временные интервалы;
T=α1⊗ α2=t
T=α1⊗ α2=t
Δt 0,5 (2TA1 TA2 * ).The correlation processing of the registered signals at point A determines the following time intervals;
T = α 1 ⊗ α 2 = t
T = α 1 ⊗ α 2 = t
Δt 0.5 (2T A1 T A2 * ).
Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ синхронизации часов, представлена на фиг.4, где введены следующие обозначения: 1,21 стандарты частоты и времени; 2, 3, 22, 23 гетеродины; 4, 24 генераторы псевдошумовых сигналов; 5, 17, 25, 37 переключатели; 6, 26 блоки регулируемой задержки; 7, 15. 27, 35 смесители; 8, 28 усилители второй промежуточной частоты; 9, 14, 29, 34 усилители мощности; 10, 30 дуплексеры; 22, 31 приемопередающие антенны; 12, 18, 31, 38 клипперы; 13, 19, 33, 39 блоки памяти; 16, 36 усилители первой промежуточной частоты; 20, 40 блоки корреляционной обработки. The structural diagram of a device that implements the proposed method for clock synchronization is presented in figure 4, where the following notation is introduced: 1.21 frequency and time standards; 2, 3, 22, 23 local oscillators; 4, 24 pseudo noise signal generators; 5, 17, 25, 37 switches; 6, 26 adjustable delay blocks; 7, 15. 27, 35 mixers; 8, 28 amplifiers of the second intermediate frequency; 9, 14, 29, 34 power amplifiers; 10, 30 duplexers; 22, 31 transceiver antennas; 12, 18, 31, 38 clippers; 13, 19, 33, 39 memory blocks; 16, 36 amplifiers of the first intermediate frequency; 20, 40 blocks of correlation processing.
Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени t1 A переключатели 5 и 17 устанавливаются в первое (I) положение, а переключатели 25 и 37 во второе (II) положение. В этот же момент времени по часам первого пункта A с помощью кодовой последовательности и стандарта 1 частоты и времени в генераторе 4 формируется СВЧ-сигнал на частоте fсfпр1. Сформированный сигнал задерживается по времени на величину τ1 τ A tA в блоке 6 регулируемой задержки, преобразуется по частоте с помощью гетеродина 2, смесителя 7 и усилителя 8 второй промежуточной частоты
f1 fпр2 fc fг1, где fг1 частота гетеродина 2.The device operates as follows. At the initial time t 1 A, the switches 5 and 17 are set to the first (I) position, and the
f 1 f CR2 f c f g1 , where f g1 the frequency of the
Преобразованный сигнал на частоте f1 усиливается в усилителе 9 мощности и излучается через дуплексер 10 и антенну 11 в направлении ИСЗ-ретранслятора. Вместе с тем этот же сигнал клиппируется в клиппере 12 тактовой частотой того же стандарта 1 частоты и времени и записывается в буферное запоминающее устройство 13 (сигнал α1). Регистрация синхронизируется стандартом 1 частоты и времени. В тот же начальный момент времени (t1 A t1 B) по часам второго пункта В с помощью такой же кодовой последовательности в генераторе 24 формируется СВЧ-сигнал на частоте fс, который преобразуется с помощью гетеродина 22, смесителя 27 и усилителя 28 второй промежуточной частоты к частоте
f1 fпр2 fc + fг1, где fг1 частота гетеродина 22.The converted signal at a frequency f 1 is amplified in the
f 1 f pr2 f c + f g1, where f g1 is the
Преобразованный сигнал на частоте f1 усиливается в усилителе 29 мощности и излучается через дуплексер 30 и антенну 31 в направлении на ИСЗ-ретранслятор. После этого переключатель 25 переводится в третье (III) положение, при котором к входу блока 26 регулируемой задержки через переключатели 25 (III) и 37 (II) подключается выход усилителя 36 первой промежуточной частоты.The converted signal at a frequency f 1 is amplified in the
Указанный сигнал на частоте f1 принимается бортовой аппаратурой МЧЗ-ретранслятора, преобразуется к частоте f2
f2 f1 fгр, где fгр частота гетеродина ИСЗ-ретранслятора (fгр fс), и переизлучается в пункт A с сохранением фазовых соотношений. Ретранслированный сигнал на частоте f2 принимается антенной 11, усиливается в усилителе 14 мощности и преобразуется к частоте fс:
fc fпр1 fг2 f2, где fг2 частота гетеродина 3, с помощью гетеродина 3, смесителя 15 и усилителя 16 первой промежуточной частоты. Указанный сигнал клиппируется в клиппере 18 и записывается в буферное запоминающее устройство 19 (сигнал α2). Регистрация синхронизируется стандартом 1 частоты и времени.The specified signal at a frequency f 1 is received by the on-board equipment of the MCH repeater, is converted to a frequency f 2
f 2 f 1 f g , where f g is the frequency of the local oscillator local satellite transmitter (f g f s ), and is reradiated to point A with the phase relations preserved. The relay signal at a frequency f 2 is received by the
f c f pr1 f r2 f 2, where f r2 frequency oscillator 3 by 3 local oscillator,
Излученный антенной 11 сигнал на частоте f1 принимается бортовой аппаpатурой ИСЗ-ретранслятора, преобразуется к частоте f2
f2 f1 fгр, где fгр частота гетеродина ИСЗ-ретранслятора (fгр fс), и переизлучается в пункт В с сохранением фазовых соотношений.The signal emitted by
f 2 f 1 f g , where f g is the local oscillator local oscillator frequency (f g f s ), and is reradiated to point B while maintaining the phase relationships.
Ретранслированный сигнал на частоте f2 принимается антенной 31, усиливается в усилителе 34 мощности и преобразуется к частоте fс:
fc fпр1 fг2 f2, где fг2 частота гетеродина 23, с помощью гетеродина 23, смесителя 35 и усилителя 26 первой промежуточной частоты.The relay signal at a frequency f 2 is received by the
f c f pr1 f r2 f 2, where f r2 frequency oscillator 23 by a
Преобразованный сигнал на частоте fс через переключатели 37 (II) и 25 (III) поступает на вход блока 26 регулируемой задержки, где задерживается на величину τ2 tB τ b.The converted signal at a frequency f s through the switches 37 (II) and 25 (III) is fed to the input of the
Затем задержанный сигнал преобразуется к частоте f1
f1 fпр2 fc+fг1 с помощью гетеродина 22, смесителя 27 и усилителя 28 второй промежуточной частоты. Преобразованный по частоте сигнал усиливается в усилителе 29 мощности и излучается через деплексор 30 и антенну 31 в направлении на ИСЗ-ретранслятор. Указанный сигнал на частоте f1принимается бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора, преобразуется к частоте f2
f2 f1 fгр и переизлучается в пункт A с сохранением фазовых соотношений.Then the delayed signal is converted to a frequency f 1
f 1 f pr2 f c + f g1 using a
f 2 f 1 f gr and is reradiated to point A while maintaining phase relationships.
Ретранслированный сигнал на частоте f2 принимается антенной 11, усиливается в усилителе 14 мощности и преобразуется к частоте fс
fc fпр1 fг2 f2 с помощью гетеродина 3, смесителя 15 и усилителя 16 первой промежуточной частоты. Указанный сигнал клиппируется в клиппере 16 и записывается в блоке 19 памяти (сигнал α3). Регистрация синхронизируется стандартом 1 частоты и времени. Затем зарегистрированные сигналы α1 α2 и α3подвергаются корреляционной обработке в блоке 2 корреляционной обработки, в состав которого входят коррелятор и арифметический блок. С помощью коррелятора определяются временные интервалы:
T=α1⊗ α2=t
T=α1⊗ α2=t
Δt 0,5 (2TA1 TA2 * ).The relay signal at a frequency f 2 is received by
f c f pr1 f r2 f 2 with the
T = α 1 ⊗ α 2 = t
T = α 1 ⊗ α 2 = t
Δt 0.5 (2T A1 T A2 * ).
Описанная выше работа устройства соответствует случаю, когда разность шкал времени Δt определяется на станции A, т.е. она является ведущей, а станция В является ведомой. The operation of the device described above corresponds to the case when the difference of the time scales Δt is determined at station A, i.e. it is the master, and station B is the slave.
Если разность шкал времени Δt определяется на станции В. т.е. она является ведущей, то работа устройства происходит аналогичным образом. При этом переключатели 25 и 37 устанавливаются в первое (I) положение, а переключатели 5 и 17 во второе (II) положение. If the difference of the time scales Δt is determined at station B. i.e. it is the leader, then the device operates in a similar way. In this case, the
Таким образом, предлагаемый способ синхронизации часов по сравнению с базовым способом позволяет оперативно определять разность шкал времени Δt без использования специального канала связи для передачи результатов измерений с одного пункта сличения на другой. При этом достигается некоторое упрощение измерительной процедуры и сокращение количества необходимой аппаратуры. Это объясняется тем, что при использовании традиционного дуплексного метода на пунктах A и В помимо регистрации величин ТA и ТВ соответственно необходимо также регистрировать моменты времени, в которые эти величины получены. В противном случае становится невозможной совместная обработка этих величин из-за невозможности ввести соответствие по времени измерений.Thus, the proposed method for clock synchronization in comparison with the basic method allows you to quickly determine the difference of the time scales Δt without using a special communication channel for transmitting measurement results from one point of comparison to another. At the same time, some simplification of the measurement procedure and a reduction in the number of necessary equipment are achieved. This is explained by the fact that when using the traditional duplex method at points A and B, in addition to registering the quantities T A and T B, it is also necessary to register the times at which these values were obtained. Otherwise, it becomes impossible to jointly process these values due to the inability to introduce a correspondence in the measurement time.
При использовании предлагаемого способа необходимость в регистрации указанных моментов времени отпадает, поскольку величины ТA1 и ТA2 *измеряются на одном и том же пункте. Это позволяет исключить из схемы измерений измерители текущего времени и упростить стыковку системы автоматической регистрации результатов измерений с измерительной аппаратурой, а также упростить саму процедуру обработки результатов.When using the proposed method, the need to register the indicated time points disappears, since the values of T A1 and T A2 * are measured at the same point. This makes it possible to exclude current time meters from the measurement scheme and simplify the docking of the system for automatically recording measurement results with measuring equipment, as well as simplify the procedure for processing the results.
Однако введение ретрансляции синхронизирующего сигнала приводит к некоторому увеличению ошибки. However, the introduction of a relay relay signal leads to some increase in error.
Для обычного дуплексного способа среднеквадратическое отклонение ошибки измерения величины ТA ТB равно где σ- среднеквадратическое отклонение ошибки измерения времени прихода синхронизирующего сигнала на одном пункте.For a conventional duplex method, the standard deviation of the measurement error of the value of T A T B is where σ is the standard deviation of the measurement error of the time of arrival of the synchronizing signal at one point.
Для предлагаемого способа точность измерения величины ТA1 также будет равна σ-, а точность измерения величины ТA2 составит Тогда точность измерения величины (2ТA1 ТA2 *) cоставит
Таким образом, использование предлагаемого способа синхронизации часов увеличивает СКО ошибки измеряемой величины в /, т.е. в 1,2 раза. В настоящее время, когда достигнута величина σ (0,5 нс и менее) много меньшая, чем систематическая ошибка сличения, такое увеличение случайной ошибки не имеет существенного значения.For the proposed method, the accuracy of the measurement of the value of T A1 will also be equal to σ-, and the accuracy of the measurement of the value of T A2 will be Then the accuracy of measuring the quantity (2T A1 T A2 * ) will be
Thus, the use of the proposed method of clock synchronization increases the standard deviation of the measured error in / , i.e. 1.2 times. At present, when the value of σ (0.5 ns or less) is achieved much less than the systematic error of comparison, such an increase in random error is not significant.
Для реализации предлагаемого способа синхронизации часов необходимо применение высокоточных переменных линий задержки. В настоящее время реализация таких линий задержки не представляет трудностей (например, линия задержки с точностью изменения задержки 1 нс применяется в синхронометре Ч7-37), за рубежом существуют линии задержки с шагом перестройки порядка 10 нс. При использовании линий задержки с программным управлением (например, с управлением от компьютера) система измерений и вычисления результатов может быть полностью автоматизирована. To implement the proposed method for clock synchronization, it is necessary to use high-precision variable delay lines. Currently, the implementation of such delay lines is not difficult (for example, a delay line with an accuracy of 1 ns delay change is used in the Ch7-37 synchronometer), there are delay lines with a tuning step of about 10 ns abroad. When using delay lines with programmed control (for example, controlled by a computer), the measurement and calculation system can be fully automated.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93006071A RU2040035C1 (en) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | Timepiece synchronization method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93006071A RU2040035C1 (en) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | Timepiece synchronization method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2040035C1 true RU2040035C1 (en) | 1995-07-20 |
RU93006071A RU93006071A (en) | 1996-12-20 |
Family
ID=20136589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93006071A RU2040035C1 (en) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | Timepiece synchronization method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2040035C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008130272A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Viktor Leonidovich Sorokin | Method for comparing time scales of stations |
RU2535653C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-12-20 | Закрытое акционерное общество "Институт прикладной астрономии" (ЗАО "ИПА") | Clock synchronisation method and device therefor |
RU2539914C1 (en) * | 2013-06-07 | 2015-01-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук | Clock synchronisation method and device therefor |
RU2583894C2 (en) * | 2013-11-21 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Институт прикладной астрономии" | Clock synchronisation method and device therefor |
RU2604852C1 (en) * | 2015-07-30 | 2016-12-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Device for time scales comparing and synchronizing |
-
1993
- 1993-02-22 RU RU93006071A patent/RU2040035C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 163308, кл. G 04C 11/02, 1984. * |
Губанов В.С., Финкельштейн А.М., Фридман П.А. Введение в радиоастрометрию. М.: Наука, 1983, с.114-119, 217. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008130272A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Viktor Leonidovich Sorokin | Method for comparing time scales of stations |
RU2535653C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-12-20 | Закрытое акционерное общество "Институт прикладной астрономии" (ЗАО "ИПА") | Clock synchronisation method and device therefor |
RU2539914C1 (en) * | 2013-06-07 | 2015-01-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук | Clock synchronisation method and device therefor |
RU2583894C2 (en) * | 2013-11-21 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Институт прикладной астрономии" | Clock synchronisation method and device therefor |
RU2604852C1 (en) * | 2015-07-30 | 2016-12-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Device for time scales comparing and synchronizing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6154171A (en) | Low-power satellite-based geopositioning system | |
US8103294B2 (en) | Determining the change in time at a mobile terminal | |
US6249253B1 (en) | Mobile radiotelephone determination using time of arrival of GPS and pilot signals | |
JP2021517643A (en) | Methods and equipment for synchronizing location networks | |
CN109581447A (en) | More Radio Link Combined Calculation Spread Spectrum TT&C equipment zero methods | |
RU2040035C1 (en) | Timepiece synchronization method | |
JPH08146110A (en) | Location measuring unit | |
RU2389054C1 (en) | Method for collation of time scales and device for its implementation | |
US3263231A (en) | Quantized hyperbolic navigation and communication system | |
RU2292574C1 (en) | Method of clock synchronization | |
RU2439643C1 (en) | Method of clock synchronisation and device for its realisation | |
US3378837A (en) | Precision tracking system | |
RU2535653C1 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2301437C1 (en) | Mode of comparison of time scale | |
RU2383914C1 (en) | Method of synchronising watches and device for realising said method | |
RU2585325C1 (en) | System for synchronising frequency and time scale of remote stations | |
US20120188126A1 (en) | Synthetic Aperture Antenna Device for Transmitting Signals of a Satellite Navigation System Comprising a Carrier and Means for Determining its Trajectory | |
Gupta et al. | Standard time and frequency signal broadcast via INSAT-accuracy improvements using differential mode | |
JPH11304900A (en) | Gps simulator | |
RU2583894C2 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2619094C1 (en) | Method of clock synchronization and device for its implementation | |
US3550002A (en) | Pulsar communication systems | |
US11668785B2 (en) | Method for locating a connected object by phase differences of arrival in an LPWA network | |
RU2670334C1 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2539914C1 (en) | Clock synchronisation method and device therefor |