一种新的短波授时方法与流程

本发明属于授时研究及应用领域，特别涉及该领域中的一种新的短波授时方法。

背景技术：

短波授时是一种重要的授时手段，我国短波授时台(bpm)陕西国家授时中心每天24小时连续不断地以四种频率(2.5m/5m/10m/15mhz，同时保证3频率)交替发播标准时间、标准频率信号，覆盖半径超过3000公里，授时精度为毫秒量级，协调时utc和世界时ut1的标准时号用1khz标准音频调制载频产生，秒信号长度分别为10ms(utc)和100ms(ut1)，整分信号均为300ms。

现有短波授时技术的优点是西安授时中心发送短波授时信号，时序、信号形式是公开的，任意地点都可以应用，由专门的短波接收机接收信号，进行授时，优点是通用性强，应用面较广；缺点是授时精度为1毫秒，不能满足授时精度要求比较高的情况，同时授时台固定，距离达到一定范围后，短波信号接收能力下降，授时精度也会受影响，即覆盖范围固定。

双向时间比对技术广泛应用于高精度时间同步系统，主要包括基于卫星平台或微波链路的各时间用户同步系统，实现各时间用户在同一参考时间体系下的高精度同步。据公开文献报道，双向时间比对技术理论上能够实现皮秒量级的同步精度，受制于技术条件和器件性能，目前工程上能实现亚纳秒量级的同步精度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种依据双向时间比对技术原理实现的短波授时方法。

本发明采用如下技术方案：

一种新的短波授时方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1：机动端与授时端建立通信连接，确保链路在此状态下可通，为后续协议发送准备条件；

步骤2，机动端发送授时请求协议：

机动端根据授时请求协议发送信号，其中“本地时间”为授时波形发送的时刻，等待时间根据授时请求协议发送起始时刻进行调整；

步骤3，授时端接收授时请求协议：

授时端接收授时请求协议，先读取协议中的“本地时间”模块数据，在授时端以本地时钟为参考根据这个时间开始接收授时波形，截取一个授时波形长度的数据，本地授时模块再构建发送的授时波形，接收到的授时波形与构建的授时波形进行互相关数据处理，获取时间差t1；

步骤4，授时端再发送授时协议：

授时端根据授时协议发送信号，“本地时间”即是授时波形发送时刻，时差为步骤3中计算出的t1；

步骤5，机动端接收授时协议：

机动端检测到授时协议的起始标识后，获取“本地时间”，根据机动端时钟，以“本地时间”为起始时间，提取一个授时波形长度的信号，并提取时间差t1；

步骤6，机动端根据提取的授时波形计算时间差t2：

接收到的授时波形与构建的授时波形进行互相关数据处理，获取时间差t2；

步骤7，根据t1与t2，计算机动端与授时端的时间差δt，即为机动端需要校正的时间：

设δt为a、b两站时钟时差，a、b站发射设备与接收设备的软硬件时延分别为(ta，ra)和(tb，rb)，a到b站路径传播时延为τa，b到a站路径传播时延为τb，则各站获得的时差为：

ta＝δt tb τb ra(1)

tb＝-δt ta τa rb(2)

假设双向传播路径相同，即τa＝τb，由式(1)-(2)，得：

式中(ta，ra)和(tb，rb)是设备的软硬件时延，可以通过事先标定获得，时差ta、tb测量获得，因此可得到两站时差δt，机动端就可以依据时差δt调整本地的时间，保持与授时端的时间同步。

进一步的，在步骤2，4中，授时波形发送的时刻为整秒时刻。

进一步的，授时请求协议为大带宽整秒发射，包括授时请求标识、授时请求信息、等待时间、授时波形和结束标识，其中等待时间用于收、发设备带宽转换和时间标识。

进一步的，授时协议为大带宽整秒发射，包括授时标识、授时信息、等待时间、授时波形和结束标识，其中等待时间用于收、发设备带宽转换和时间标识。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的新的短波授时方法，两站将各自本地原子钟时间发送到对方，各站收到对方时钟信息后与本地原子钟信号进行比较，获得时差；两站交换时差信息，在假设传播信号路径对称的前提下，可消除传播时延影响，获得两地原子钟间的高精度时差，完成授时。即通过对授时端与机动端两地进行双向时间比对，最终实现对机动端的高精度授时，克服了现有技术中覆盖范围、授时精度有限等缺点。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开短波授时方法的流程示意图；

图2是本发明实施例1所公开短波授时方法中授时请求协议与授时协议的组成示意图；

图3是本发明实施例1所公开短波授时方法中获取时间差t1的流程示意图；

图4是本发明实施例1所公开短波授时方法中的线性调频连续波互相关示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种新的短波授时方法，包括如下步骤：

步骤1：机动端与授时端建立通信连接，确保链路在此状态下可通，为后续协议发送准备条件；

步骤2，机动端发送授时请求协议：

机动端根据授时请求协议发送信号，其中“本地时间”为授时波形发送的时刻(整秒时刻)，等待时间根据授时请求协议发送起始时刻进行调整；

步骤3，授时端接收授时请求协议：

如图3所示，授时端接收授时请求协议，先读取协议中的“本地时间”模块数据，在授时端以本地时钟为参考根据这个时间开始接收授时波形，截取一个授时波形长度的数据，本地授时模块再构建发送的授时波形，如图4所示，接收到的授时波形与构建的授时波形进行互相关数据处理，获取时间差t1；

步骤4，授时端再发送授时协议：

授时端根据授时协议发送信号，“本地时间”即是授时波形发送时刻(整秒时刻)，时差为步骤3中计算出的t1；

步骤5，机动端接收授时协议：

机动端检测到授时协议的起始标识后，获取“本地时间”，根据机动端时钟，以“本地时间”为起始时间，提取一个授时波形长度的信号，并提取时间差t1；

步骤6，机动端根据提取的授时波形计算时间差t2：

如图4所示，接收到的授时波形与构建的授时波形进行互相关数据处理，获取时间差t2；

步骤7，根据t1与t2，计算机动端与授时端的时间差δt，即为机动端需要校正的时间：

设δt为a、b两站时钟时差，a、b站发射设备与接收设备的软硬件时延分别为(ta，ra)和(tb，rb)，a到b站路径传播时延为τa，b到a站路径传播时延为τb，则各站获得的时差为：

ta＝δt tb τb ra(1)

tb＝-δt ta τa rb(2)

假设双向传播路径相同，即τa＝τb，由式(1)-(2)，得：

式中(ta，ra)和(tb，rb)是设备的软硬件时延，可以通过事先标定获得，时差ta、tb测量获得，因此可得到两站时差δt，机动端就可以依据时差δt调整本地的时间，保持与授时端的时间同步。

如图2所示，授时请求协议为大带宽整秒发射，包括授时请求标识、授时请求信息、等待时间、授时波形和结束标识，其中等待时间用于收、发设备带宽转换和时间标识。授时协议为大带宽整秒发射，包括授时标识、授时信息、等待时间、授时波形和结束标识，其中等待时间用于收、发设备带宽转换和时间标识。