恭喜中国电子科技集团公司第二十研究所杨文辉获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国电子科技集团公司第二十研究所申请的专利一种固定网络节点间纳秒级时间同步方法及实现装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN113630205B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-02-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202110888644.9,技术领域涉及:H04J3/06;该发明授权一种固定网络节点间纳秒级时间同步方法及实现装置是由杨文辉;彭伟;杨哲;林毅;韩钊;郭凤娟设计研发完成,并于2021-07-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种固定网络节点间纳秒级时间同步方法及实现装置在说明书摘要公布了:本发明提供了一种固定网络节点间纳秒级时间同步方法及实现装置,在一个固定网络时频同步装置中建立具有驯服到卫星时间的本地钟基准,利用卫星共视法估计从站与主站之间本地钟的时间差,然后利用相位级的时间控制方法调整从站时间,使之与主站时间同步,最终达到覆盖500公里范围内的全网时间同步。本发明实现从站与主站两个异地节点实时的高精度时间同步,从而实现整个固定网络的时间同步,精度可达5ns,设备组成简单、实用,适合外场环境下的工程应用,实现了网络节点中从站与主站的时间同步与跟随,从而使整个网络时间一致,解决了实际工程应用所需的实时性与实用性,达到从站与主站纳秒级的时间同步精度。
本发明授权一种固定网络节点间纳秒级时间同步方法及实现装置在权利要求书中公布了:1.一种固定网络节点间纳秒级时间同步方法,其特征在于包括下述步骤:a在时基模块上利用北斗接收模块输出的1PPS信号进行时间驯服获得本地钟;在时基模块上利用北斗接收模块每秒一次提供的BD1PPS信号进行时间驯服处理,时间驯服采用数字频率控制锁相环,以1s一次的频率测得铷钟模块与外输入BD1PPS的相位差值,剔除抖动大于±20ns的相位差值,进行长度为m的滑动平均;对滑动平均后的相位差值进行卡尔曼滤波,消除随机抖动,获得与BD1PPS同步的高稳定的1PPS,经过时间控制模块调整得到本地钟TA,在开机时时间控制模块的首次调整量为零;b在时基模块上测量北斗接收模块输出1PPS和本地钟之间的时差;在时基模块上每秒一次测量北斗接收模块输出BD1PPS和本地钟TA之间的时差TBD-A;c在数据处理模块上实时采集北斗接收模块的测量数据;数据处理模块从北斗接收模块每秒一次获得BD1PPS输出时刻的BD观测数据,BD观测数据包括卫星、仰角、卫星方位角、伪距、电离层延迟、对流层延迟、卫星星历及卫星钟修正参数数据;d在数据处理模块上计算本地钟与北斗系统时钟时差形成共视数据;以16分钟为一个周期,接收数据时间段为13分钟,处理数据时间段为3分钟;利用步骤c获得的BD观测数据,按照公式1每秒一次计算BD1PPS与卫星钟的时差TBD-SV;TBD-SV=PR-R-dION-dTROC-dSV1其中,PR为卫星伪距,单位为米,R为本地距离卫星的真实距离,单位为m,采用已知的北斗卫星信号接收天线的精确位置和卫星位置计算得到,dION为电离层延迟,单位为m,dTRO为对流层延迟,单位为m,dSV为卫星钟误差,单位为s,C为光速;然后利用步骤b获得的时差TBD-A,利用公式2将TBD-SV与TBD-A相减:TA-SV=TBD-SV-TBD-A2计算得到本地钟TA与北斗系统时钟的时差TA-SV;以每15秒为一个时段,共分为52段,对每15秒钟测得的TA-SV数据用最小二乘法作二次曲线拟合,得到52个曲线中点值,分别再用最小二乘法对52个中点值作线性拟合,得到拟合后直线中点值为本地钟与BDS系统时钟之间的偏差REFBDS,拟合后直线的斜率是SRBDS;针对所有仰角大于15°的可见星处理,每16分钟形成一组共视数据,共视数据包括:卫星号、REFBDS和SRBDS;主站和从站数据类型和计算方法相同;e主站广播共视数据;主站共视数据通过通信网络广播;f从站接收主站共视数据,在数据处理模块上计算主从站本地钟时差;从站接收主站共视数据,在数据处理模块上每16分钟计算一次从站与主站本地钟的时间差,选取主站和从站共视的卫星组对应的REFBDS,按照公式3对所有共视卫星的主站和从站的REFBDS进行求差后再平均: 其中,N为共视卫星总数,为从站本地钟与BDS系统时钟之间的偏差,为主站本地钟与BDS系统时钟之间的偏差;计算获得从站相对主站本地钟时差TA-O;g在时基模块上利用主从站本地钟时差数据调整从站本地钟1PPS相位;时基模块利用TA-O对时间驯服模块输出的1PPS进行相位调整得到本地钟TA,调整精度小于0.5ns;当从站设备开机后进入粗调整阶段,先剔除TA-O超出±200ns的数值;依次检测每次TA-O数值,当出现TA-O绝对值小于等于10ns时,进入细调整阶段;在细调整阶段,剔除TA-O超出±10ns的数值;h以16分钟为周期重复步骤a至步骤g,从站可获得与主站高精度时间同步;设备开机后至少经过2次步骤g的从站本地钟调整过程,之后持续获得从站本地钟与主站本地钟高精度同步,达到主从站本地钟时间同步效果。
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