本發(fā)明涉及衛(wèi)星雙向時間比對領域。更具體地，涉及一種多站間衛(wèi)星雙向時間比對系統(tǒng)與方法。

背景技術：

衛(wèi)星雙向時間比對采用專用的時間比對調制解調器對時間比對信號進行調制發(fā)射與接收解調，同時利用高分辨力的時間間隔計數(shù)器測量本地調制器與解調器之間準確的時間差，并且消除線纜和系統(tǒng)處理延時后，通過交換測量值便可以精確的獲得比對站間的時間差。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星雙向時間比對調制解調器通道拓展能力差，通道的增加需要另外添加硬件來實現(xiàn)，而增加一個通道需要另購高價的專用板卡，且可擴展的通道數(shù)少，市面上與本發(fā)明性能相同的設備最多可擴展為3個通道模式。因此，用戶往往由于成本問題而使用單通道的時間比對裝置，而單通道的時間比對裝置單次只能進行兩個站間的時間比對，若要進行多站間的時間比對必須進行多次測量才能獲得所需的測量數(shù)據(jù)，這就使得多站間時間比對的測量耗時明顯增加，并且可能由于多次測量而引入了隨機誤差，從而影響了多站間衛(wèi)星雙向時間比對的精度。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決以上問題至少之一，本發(fā)明提供了一種多站間衛(wèi)星雙向時間比對系統(tǒng)與方法，不需要增加硬件即可實現(xiàn)多站間衛(wèi)星雙向時間比對，降低成本，可同步處理多站的時間比對信號，提高了測量精度，減少了不必要的誤差。

為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

本發(fā)明一方面公開了一種多站間衛(wèi)星雙向時間比對系統(tǒng)，用于主站與多個比對站之間進行衛(wèi)星雙向時間比對，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

頻率基準模塊，用于為系統(tǒng)內其他模塊提供頻率基準；

信號解調模塊，包括與比對站的數(shù)量相應的帶有各自gold碼的多個軟件通道，用于接收所述多個比對站的時間比對合成信號，并將所述合成信號分別與所述多個軟件通道的gold碼進行運算，提取并處理各軟件通道對應的比對站的時間比對信號，得到各比對站的時延測量值，并對所述時延測量值進行組幀，得到一個幀；

信號調制模塊，用于接收所述幀，并對所述幀進行調制得到中頻信號傳送至各比對站；

主控模塊，監(jiān)控多站間衛(wèi)星雙向時間比對過程，跟蹤所述多個比對站的時間比對合成信號和所述中頻信號的接收和發(fā)送過程，得到偽距測量數(shù)據(jù)，進而得到多地鐘差。

優(yōu)選的，所述多個軟件通道各自的gold碼具有自相關和互相關特性。

優(yōu)選的，所述各軟件通道預設有門限值，將所述合成信號與所述各軟件通道的gold碼進行相關運算得到相關值，所述各軟件通道提取所述合成信號中運算得到的所述相關值大于所述門限值的部分，得到各軟件通道對應的比對站的時間比對信號。

優(yōu)選的，所述各軟件通道間的一致性優(yōu)于1ns。

優(yōu)選的，所述頻率基準模塊包括銣原子鐘、模擬頻率綜合器和頻率分配器，所述銣原子鐘為所述模擬頻率綜合器和頻率分配器提供標準頻率信號，所述模擬頻率綜合器與所述頻率分配器接收所述標準頻率信號，為系統(tǒng)內其他模塊提供頻率基準。

優(yōu)選的，所述信號解調模塊包括自動增益控制器和多通道解調器，所述自動增益控制器用于接收多個比對站的時間比對合成信號，并調整所述合成信號的信號功率，將所述調整后的合成信號傳輸至多通道解調器，所述多通道解調器用于提取各比對站的時間比對信號，得到多個時延測量值并進行組幀，得到一個幀，并將所述幀傳輸至所述信號調制模塊。

優(yōu)選的，所述信號調制模塊包括多通道調制器，所述多通道調制器用于接收所述幀，對所述幀進行調制得到中頻信號，并將所述中頻信號傳輸至各比對站。

優(yōu)選的，所述主控模塊包括高分辨力時間間隔計數(shù)器、主控計算機和顯示器，所述高分辨力時間間隔計數(shù)器用于測量所述多通道解調器和所述多通道調制器的鐘差，并將所述鐘差傳輸至所述主控計算機，所述主控計算機監(jiān)控多站間衛(wèi)星雙向時間比對過程，通過跟蹤和采集所述多個比對站的時間比對合成信號和所述中頻信號，解算得到偽距測量數(shù)據(jù)，進而得到多地鐘差，通過所述顯示器顯示出來。

優(yōu)選的，所述高分辨力時間間隔計數(shù)器的分辨率為皮秒級。

本發(fā)明另一方面同時公開了一種應用所述系統(tǒng)的多站間衛(wèi)星雙向時間比對方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：為信號解調模塊分配與比對站的數(shù)量相應的帶有各自gold碼的多個軟件通道；

S2：接收多個比對站的時間比對合成信號，并將所述合成信號分別與所述多個軟件通道的gold碼進行運算，提取并處理各軟件通道對應的比對站的時間比對信號，得到各比對站的時延測量值，并對所述時延測量值進行組幀，得到一個幀；

S3：對所述幀進行調制得到中頻信號傳送至各比對站；

S4：跟蹤所述多個比對站的時間比對合成信號和所述中頻信號的接收和發(fā)送過程，得到偽距測量數(shù)據(jù)，進而得到多地鐘差。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明公開的一種多站間衛(wèi)星雙向時間比對系統(tǒng)與方法，不需要增加硬件即可實現(xiàn)多站間的衛(wèi)星雙向時間比對，降低了成本，且本發(fā)明可同步處理多個比對站的時間比對信號，提高了測量精度，減少了不必要的誤差。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1示出了本發(fā)明公開的一種多站間衛(wèi)星雙向時間比對系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2示出了本發(fā)明公開的一種多站間衛(wèi)星雙向時間比對系統(tǒng)優(yōu)選實施例的結構示意圖。

圖3示出了本發(fā)明公開的一種多站間衛(wèi)星雙向時間比對方法的流程圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，本發(fā)明一方面公開了一種多站間衛(wèi)星雙向時間比對系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

頻率基準模塊，用于為系統(tǒng)內其他模塊提供頻率基準。

信號解調模塊，利用信號解調模塊邏輯器件的并行處理優(yōu)勢，通過軟件擴展分配與比對站的數(shù)量相應的帶有各自gold碼的多個軟件通道，用于接收所述多個比對站的時間比對合成信號，并將所述合成信號分別與所述多個軟件通道的gold碼進行運算，提取并處理各軟件通道對應的比對站的時間比對信號，得到各比對站的時延測量值，并對所述時延測量值進行組幀，得到一個幀。

所述各軟件通道擁有完全相同且獨立的結構，因此，各軟件通道的信號處理流程也完全相同，避免多個比對站的時間比對信號通過不同的硬件產生不同的延遲引入隨機誤差，各軟件通道間的一致性優(yōu)于1ns，本發(fā)明軟件通道的設置使用戶通過軟件的配置即可簡單的實現(xiàn)同時處理多個接收信號的多通道的拓展而無需購買價格昂貴的專用板卡進行通道擴展，且各軟件通道互不影響。

所述多個軟件通道各自的gold碼具有自相關和互相關特性，所述各軟件通道預設有門限值，將所述合成信號與所述各軟件通道的gold碼進行相關運算得到相關值，所述各軟件通道提取所述合成信號中運算得到的所述相關值大于所述門限值的部分，可得到各軟件通道對應的比對站的時間比對信號。

信號調制模塊，用于接收所述幀，并對所述幀進行調制得到中頻信號傳送至各比對站；

主控模塊，監(jiān)控多站間衛(wèi)星雙向時間比對過程，跟蹤所述多個比對站的時間比對合成信號和所述中頻信號的接收和發(fā)送過程，得到偽距測量數(shù)據(jù)，進而得到多地鐘差。

如圖2所示，本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述系統(tǒng)包括：

頻率基準模塊，包括銣原子鐘1、模擬頻率綜合器2和頻率分配器3；

主控模塊，包括高分辨力時間間隔計數(shù)器4、主控計算機5和顯示器6；

信號解調模塊，包括自動增益控制器7和多通道解調器8；

信號調制模塊，包括多通道調制器9。

在工作時，所述銣原子鐘1為所述模擬頻率綜合器2和頻率分配器3提供10MHz的標準頻率信號。

所述模擬頻率綜合器2將所述標準頻率信號倍頻后提供給所述多通道解調器8和多通道調制器9，作為二者的工作時鐘。

所述頻率分配器3接收所述標準頻率信號，為所述高分辨力時間間隔計數(shù)器4和自動增益控制器7提供標準時間源信息。

所述自動增益控制器7接收多個比對站的時間比對合成信號，并放大所述合成信號的信號功率，將放大后的合成信號傳輸至多通道解調器8，使多通道解調器8的模數(shù)轉換器工作在最佳狀態(tài)。

所述多通道解調器8包括由主控計算機5根據(jù)比對站的數(shù)量分配的相應數(shù)量的多個軟件通道，各軟件通道具有不同的唯一gold碼，將放大后的所述合成信號分別與各個軟件通道的gold碼進行相關運算操作，計算得到相關值，將所述相關值與預設的門限值進行比較，當所述相關值大于預設的門限值時，則判定所述放大后的合成信號中包含一個比對站發(fā)送的時間比對信號，從而提取各比對站的時間比對信號，所述各軟件通道分別對所述各軟件通道對應的比對站的所述時間比對信號進行處理得到各時間比對信號的時延測量值，將所述各比對站的時延測量值傳遞給所述多通道解調器8內的多路時延組幀模塊，多路時延組幀模塊按照一定協(xié)議對多個比對站的時延測量值進行編碼并組裝成一個完整的幀，將所述幀傳輸至所述多通道調制器9。

所述多通道調制器9接收所述幀，并對所述幀進行調制生成中頻信號，將所述中頻信號和雙向時間比對相關信息發(fā)送至各比對站。

所述高分辨力時間間隔計數(shù)器4具有皮秒級的分辨率，準確測量多通道解調器8和多通道調制器9的鐘差，并將鐘差傳送至所述主控計算機。

主控計算機5實時監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實時提取多通道調制器9、多通道解調器8和高分辨力時間間隔計數(shù)器4的數(shù)據(jù)，使得多通道解調器8和多通道調制器9工作在完全同步的狀態(tài)，通過跟蹤和采集所述多個比對站的時間比對合成信號和所述中頻信號的接收與發(fā)送過程，解算得到偽距測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)衛(wèi)星雙向時間比對原理計算出多地鐘差。

所述顯示器6顯示主控計算機5的工作狀態(tài)和計算結果。

本發(fā)明另一方面同時公開了一種應用所述系統(tǒng)的多站間衛(wèi)星雙向時間比對方法，如圖3所示，在優(yōu)選實施例中，所述方法包括以下步驟：

S1：為信號解調模塊分配與比對站的數(shù)量相應的帶有各自gold碼的多個軟件通道。首先，所述銣原子鐘1為所述模擬頻率綜合器2和頻率分配器3提供10MHz的標準頻率信號；所述模擬頻率綜合器2將所述標準頻率信號倍頻后提供給所述多通道解調器8和多通道調制器9，作為二者的工作時鐘；所述頻率分配器3接收所述標準頻率信號，為所述高分辨力時間間隔計數(shù)器4和自動增益控制器7提供標準時間源信息；利用多通道解調器8的并行處理優(yōu)勢，通過軟件擴展分配與比對站的數(shù)量相應的帶有各自gold碼的多個軟件通道，所述多個軟件通道各自的gold碼具有自相關和互相關特性，所述各軟件通道擁有完全相同且獨立的結構，因此，各軟件通道的信號處理流程也完全相同，避免多個比對站的時間比對信號通過不同的硬件產生不同的延遲引入隨機誤差，各軟件通道間的一致性優(yōu)于1ns，軟件通道的設置使用戶通過軟件的配置即可簡單的實現(xiàn)同時處理多個接收信號的多通道的拓展而無需購買價格昂貴的專用板卡進行通道擴展，且各軟件通道互不影響。

S2：接收多個比對站的時間比對合成信號，并將所述合成信號分別與所述多個軟件通道的gold碼進行運算，提取并處理各軟件通道對應的比對站的時間比對信號，得到各比對站的時延測量值，并對所述時延測量值進行組幀，得到一個幀。所述自動增益控制器7接收多個比對站的時間比對合成信號，并放大所述合成信號的信號功率，將放大后的合成信號傳輸至多通道解調器8，使多通道解調器8的模數(shù)轉換器工作在最佳狀態(tài)；將所述合成信號與所述各軟件通道的gold碼進行相關運算得到相關值，所述各軟件通道提取所述合成信號中運算得到的所述相關值大于所述門限值的部分，可得到各軟件通道對應的比對站的時間比對信號，所述各軟件通道分別對對應的比對站的所述時間比對信號進行處理得到各比對站的時間比對信號的時延測量值，將所述各比對站的時延測量值傳遞給所述多通道解調器8內的多路時延組幀模塊，多路時延組幀模塊按照一定協(xié)議對多個比對站的時延測量值進行編碼并組裝成一個完整的幀，將所述幀傳送至多通道調制器9。

S3：對所述幀進行調制得到中頻信號傳送至各比對站。所述多通道調制器9接收所述幀，并對所述幀進行調制生成中頻信號，將所述中頻信號和雙向時間比對相關信息發(fā)送至各比對站。

S4：跟蹤所述多個比對站的時間比對合成信號和所述中頻信號的接收和發(fā)送過程，得到偽距測量數(shù)據(jù)，進而得到多地鐘差。所述高分辨力時間間隔計數(shù)器4具有皮秒級的分辨率，準確測量多通道解調器8和多通道調制器9的鐘差，并將鐘差傳送至所述主控計算機；主控計算機5實時監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實時提取多通道調制器9、多通道解調器8和高分辨力時間間隔計數(shù)器4的數(shù)據(jù)，使得多通道解調器8和多通道調制器9工作在完全同步的狀態(tài)，通過跟蹤和采集所述多個比對站的時間比對合成信號和所述中頻信號的接收與發(fā)送過程，解算得到偽距測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)衛(wèi)星雙向時間比對原理計算出多地鐘差。所述顯示器6顯示主控計算機5的工作狀態(tài)和計算結果。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。