一种动态双向时间比对装置的制作方法

本发明涉及时间比对领域，具体涉及一种动态双向时间比对装置。

背景技术：

双向时间比对是一种被广泛应用的高精度时间同步技术，在卫星时间比对、微波时间比对、光纤时间比对甚至网络时间比对中都借鉴了双向传输模式，用以消除路径时延等共模误差，其性能大大优于单向时间传递模式。

一般来说，为了更有效的消除共模误差，基于双向技术进行高精度时间同步主要应用于静态场景，其中频信号处理装置也主要适应于静态场景的应用。目前并不具备在动态甚至高动态场景应用的专用双向时间比对设备。当前在一些动态场景应用时，开始使用双向时间同步技术，系统设计需要考虑动态造成的影响，利用其他设备进行测量补偿。

因此，需要提出一种动态双向时间比对装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种动态双向时间比对装置，以解决现有技术中存在的问题中的至少一个；

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供一种动态双向时间比对装置，包括：

北斗接收测量单元、双向时间比对单元、动态模型及数据融合计算单元以及测量控制单元；

北斗接收测量单元，用于根据测量控制单元基于外部输入的控制指令所输出的第一控制信息对外部输入的导航信号进行解算以输出解算信息，基于所述导航信号生成时间信号；

双向时间比对单元，用于根据所述测量控制单元基于外部输入的控制指令所输出的第二控制信息接收外部输入的比对信号，并基于外部输入的基准信号、时间信号、所述比对信号以及所述第二控制信息进行钟差初始测量以生成钟差初测信息；

测量控制单元，用于基于所述解算信息和钟差初测信息输出基础钟差数据，以及接收动态模型及数据融合计算单元基于所述解算信息和基础钟差数据生成的最终动态比对信息并输出。

可选地，所述双向时间比对单元还用于基于所述外部基准信号和所述测量控制单元基于外部控制指令输出的第三控制信息生成本地比对信号并输出。

可选地，所述装置还包括信号及数据接口单元，用于接收外部输入的导航信号、基准信号、比对信号、控制指令，及输出所述最终动态比对信息。

可选地，所述信号及数据接口单元还用于接收外部输入的上传指令，所述测量控制单元还用于根据所述上传指令将所述最终动态比对信息通过所述信号及数据接口单元输出。

可选地，所述解算信息包括速度信息、加速度信息及位置信息。

可选地，所述钟差初测信息包括钟差测量数据和伪距信息。

可选地，动态模型及数据融合计算单元进一步用于基于所述解算信息选择对应的动态模型并根据选择的动态模型生成最终动态比对信息。

可选地，所述动态模型包括船载模型、机载模型以及车载模型。

可选地，所述双向时间比对单元进一步用于基于不同的动态场景选择对应的动态环路参数并根据选择的动态环路参数生成钟差初测信息。

可选地，所述基准信号包括频率信号和脉冲信号。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案将动态误差测量与双向比对进行融合设计，基于解算信息选择不同的动态模型以及基于双向比对得到的基础钟差数据进行动态双向时间比对的测量，实现了高精度动态双向时间比对，装置结构简单易集成，误差源少，具有高度的时延稳定性以及时间比对精度高的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本实施例提供的动态双向时间比对装置示意图；

附图标记：北斗接收测量单元1；双向时间比对单元2；动态模型及数据融合计算单元3；测量控制单元4；信号及数据接口单元5；导航信号51；基准信号52；外部比对信号53；本地比对信号22；解算信息11；时间信号12；第一控制信息41；第二控制信息42；第三控制信息43；钟差初测信息21；最终动态比对信息31；基础钟差数据44。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一个实施例公开了一种动态双向时间比对装置，如图1所示，该装置包括：

北斗接收测量单元1、双向时间比对单元2、动态模型及数据融合计算单元3以及测量控制单元4；

北斗接收测量单元1，用于根据测量控制单元4基于外部输入的控制指令所输出的第一控制信息41输出解算信息；同时基于导航信号51生成时间信号12；

双向时间比对单元2，用于根据所述测量控制单元4基于外部输入的控制指令所输出的第二控制信息42接收外部输入的比对信号53，并基于外部输入的基准信号52、时间信号12、外部输入的比对信号53以及测量控制单元4的基于外部输入的控制指令所输出的第二控制信息42进行钟差初始测量以生成钟差初测信息21，并输出所述钟差初测信息21；

测量控制单元4，用于基于解算信息11和钟差初测信息21输出基础钟差数据44，以及接收动态模型及数据融合计算单元3基于所述解算信息11和基础钟差数据44生成的最终动态比对信息31并输出。

本发明实施例将动态误差测量与双向比对进行融合设计实现了高精度动态双向时间比对，装置结构简单易集成，误差源少，具有高度的时延稳定性以及时间比对精度高的优点。

在一个具体示例中，外部输入的基准信号52由外部的时频基准设备发出，用于作为标准比对时的基准信号52。

本实施例的一些可选实施方式中，所述双向时间比对单元2还用于基于所外部基准信号52和测量控制单元4基于外部控制指令输出的第三控制信息43生成本地比对信号22并输出。

本实施例的一些可选实施方式中，所述装置还包括信号及数据接口单元5，用于接收外部输入的导航信号51、基准信号52、比对信号53、控制指令，及输出所述最终动态比对信息31。在一个具体示例中，信号和数据接口单元只是“硬件接口”，本身不产生任何信号，只是外部信号与内部单元的连接桥梁，用于将外部信号转换为内部信号以及将内部信号进行传输。

本实施例的一些可选实施方式中，信号及数据接口单元5还用于接收外部输入的上传指令，测量控制单元4还用于根据上传指令将最终动态比对信息31通过信号及数据接口单元5输出。

在一个具体示例中，该比对装置使用时需要外接计算机作为上位机，而测量控制单元4可以理解为系统内的计算机；上传指令以及控制指令都是由上位机生成并通过信息及数据接口单元输出至测量控制单元4，测量控制单元4接收该控制指令后通过内部设置的软件分别生成第一控制信息41、第二控制信息42以及第三控制信息43控制该动态时间比对装置的各个模块进行工作。

本实施例的一些可选实施方式中，所述解算信息11包括速度信息、加速度信息及位置信息。北斗接收测量单元1接收导航信号51后，并在测量控制单元4的第一控制信息41下对安装该装置的目标物体的速度、加速度及位置信息进行获取，并对获取的信息进行解算。在一个具体示例中，以目标物体为行驶中的车辆，对车辆的行驶速度，当前时刻的加速度以及当前时刻的经纬度信息等信息进行获取和解算。

本实施例的一些可选实施方式中，钟差初测信息21包括钟差测量数据和伪距信息。双向时间比对单元2接收测量控制单元4的第三控制信息43后基于基准信号生成本地比对信号22并输出至外部设备，以及双向时间比对单元2在第二控制信息42的控制下接收外部输入的比对信号53，双向时间比对单元2基于基准信号52、外部比对信号53、时间信号12以及基于外部输入的控制指令所输出的第二控制信息42进行解调和伪距测量，在内部双向时间比对单元2经过捕获，跟踪等复杂的处理最后实现两地钟差的初步测量最终生成钟差初测信息21。在一个具体示例中，第二控制信息42和第三控制信息43可以是同一个，既用于控制双向时间比对单元2接收外部输入的比对信号53，也用于控制双向时间比对单元2生成本地比对信号22并输出，还用于使双向时间比对单元2基于基准信号52、外部比对信号53、时间信号12进行解调和伪距测量后最终生成钟差初测信息21。

本实施例的一些可选实施方式中，动态模型及数据融合计算单元3进一步用于基于所述解算信息11选择对应的动态模型并根据选择的动态模型生成最终动态比对信息31。

本实施例的一些可选实施方式中，动态模型包括船载模型、机载模型以及车载模型。

本实施例中的动态模型的选择和钟差数据的计算，需要根据安装本装置的目标物体的运动特性进行分析，选择合适的动态模型进行位置、速度及加速度信息的处理。动态模型包括但不限于船载模型、机载模型以及车载模型。

本实施例的一些可选实施方式中，所述双向时间比对单元2还用于基于不同的动态场景选择对应的动态环路参数并根据选择的动态环路参数生成钟差初测信息21。环路参数具体指环路带宽等，通过不同的环路参数的以实现测量精度与动态范围的平衡。

本实施例的一些可选实施方式中，基准信号52包括频率信号和脉冲信号。

在一个具体示例中，以外部时间频率基准提供5mhz/10mhz频率信号和1pps秒脉冲信号的基准信号52为例，本实施例的工作原理如下：

工作时，外部时间频率基准通过信号及数据接口单元5为双向时间比对单元2提供5mhz/10mhz频率信号和1pps秒脉冲信号，作为基准信号52；

北斗接收测量单元1通过信号及数据接口单元5接收北斗卫星的导航信号51，并在测量控制单元4的基于外部输入(上位机)的控制指令所输出的第一控制信息41下对外部输入的导航信号51进行速度、加速度及位置信息的解算，以输出解算信息11，并将解算信息11同时传递给动态模型及数据融合计算单元3和测量控制单元4；同时北斗接收测量单元1基于导航信号51为双向时间比对单元2提供时间信号12；

双向时间比对单元2通过信号及数据接口单元5接收测量控制单元4基于外部输入的控制指令所输出的第二控制信息42，还基于第二控制信息42接收外部输入的比对信号53，并基于外部输入的比对信号53、基准信号52、时间信号12以及第二控制信息42进行解调和伪距测量，最终实现两地钟差的初步测量，生成钟差初测信息21并输出至测量控制单元4；双向时间比对单元2还接收测量控制单元4基于外部输入(上位机)的控制指令所输出的第三控制信息43，通过信号及数据接口单元5输出基于外部基准信号52生成的本地比对信号；测量控制单元4接收解算信息11和钟差初测信息21后进行数据处理分析输出基础钟差数据44；

动态模型及数据融合计算单元3接收北斗接收测量单元1的关于速度、加速度及位置信息的解算信息11和测量控制单元4的基础钟差数据44，并通过特定的动态模型计算出高精的动态比对信息31，并反馈给测量控制单元4；

测量控制单元4通过信号及数据接口单元5接收外部输入(上位机)的上传指令，并将最终的高精的动态比对信息31通过信号及数据接口单元5进行输出上传。最终实现动态站间高精度的时间同步。

本发明实施例通过高集成化设计，将动态误差测量与双向比对进行融合设计，基于解算信息采用静/动态控制软件选择不同的动态模型以及基于双向比对得到的基础钟差数据进行动态双向时间比对的测量，利用单台设备即实现了高精度动态双向时间比对，一方面装置结构简单易集成，并且简化了动态双向系统，另一方面减少系统的误差源，具有高度的时延稳定性以及时间比对精度高的优点。

需要说明的是，在本发明的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。