一种光纤链路实时温度的测量方法

1.本发明属于光纤链路温度测量技术领域，尤其涉及一种光纤链路实时温度的测量方法。


背景技术：

2.目前，随着高精度频标技术的进步，光频原子钟的稳定度达到10-19
。时间成为7个国际基本单位制中测量精度最高的物理量。不过单一原子钟无法实现大范围授时，而在远距离时钟之间进行时间传递不仅有助于提高钟源准确度与稳定度，而且对钟组的整体性能和冗余性的提升也有重要意义。因此，如何将高精度时频信息传输给各用户端，成为了该领域的重要课题。由于具有低损耗、高稳定、大带宽等独特优势，光纤时频同步技术在近些年已成为精度最高的授时手段之一。
3.现在，在主从授时站点之间采用单纤双向光纤时间同步系统主要有三种典型的方案：环回法、波分复用法、时分复用法。其中环回法和波分复用法在同一根光纤链路上采用两种不同的波长的光信号，往返波长、折射率不相等导致往返时延不对称，且往返时延差随链路温度变化而波动。在实际的光纤链路上，不可避免地受到环境因素影响，例如压力、温度变化等。其中温度变化会明显影响光纤链路的传递时延，是影响基于单纤双向波分复用和环回法传递精度的主要因素。由于环境温度难以测量，授时系统缺乏对环境温度变化引起时延差值变化的跟踪估算。
4.基于波分复用技术环回法通过测量主从站点往返时延和并通过确定与的比值关系求解主站到从站的单向传输时延用于从站补偿时钟以实现主从站点时间同步。根据光纤温度特性可以发现比值ρ随温度变化而波动，但由于缺乏对光纤链路温度的跟踪，传统的环回法直接将比值ρ取做常温下的固定值。这种方法可能在100km的光纤链路中带来纳秒级的时间同步误差。
5.如果能准确获取实际铺设光纤纤芯的实时温度，就可直接计算出往返时延比值ρ，进而更准确地计算出单向时延然而，即便仅仅测量光纤表面的温度，就已经难以实现。而实际环境下光缆网、光纤、纤芯三者的温度各不相同，因此，通过光纤表层温度估算纤芯温度误差较大。其次，光纤链路长度通常达几十公里或几百公里，经纬跨度、海拔跨度导致同一根光纤各部分的温度各不相等。即便在光纤的不同部分测量分段温度，测量和计算同样会带来较大的误差。由此可见，通过直接测量的方式监控光纤链路的实时温度难以实现。
6.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的光纤链路温度测量方法测量结果与纤芯的实际的实时温度误差较大，且无法实现将温度测量结果实时的应用到授时系统的单向时延求解中。
7.解决以上问题及缺陷的难度为：
8.对于光纤链路温度的测量难度在于：实际环境下光缆、光纤、纤芯三者的温度各不相同，因此，通过光纤表层温度估算纤芯温度误差较大。光纤链路长度通常达几十公里或几百公里，仅仅测量光纤表面的温度，就已经难以实现。同时，经纬跨度、海拔跨度导致同一根光纤各部分的温度各不相等，在光纤的不同部分测量分段温度，测量和计算同样会带来较大的误差。
9.解决以上问题及缺陷的意义为：
10.如果能准确获取实际铺设光纤纤芯的实时温度，就可直接计算出往返时延比值ρ，进而更准确地计算出单向时延针对传统的环回法光纤授时系统缺乏对光纤链路实时温度的跟踪问题，本发明提出了一种通过往返时延的实时测量值推算出两个授时站点之间光纤链路的等效平均温度的方法。通过对光纤时间同步系统的光纤长度、往返波长、终端硬件时延的精准测量，实现精准测量光纤链路往返时延和随温度变化的实时值，并通过卡尔曼滤波算法滤除往返时延值的抖动和噪声，最终实现对光纤链路的等效平均温度准确计算。采用本文温度跟踪测量方案可解决现网光纤链路温度难以测量的难题，将其应用至传统的环回授时系统可提升授时精度约1ns。此外，本发明的温度测量方法直接使用环回法授时系统，不需要增设额外的温度测量设备。同时，温度测量的结果可直接应用于授时系统。


技术实现要素：

11.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种光纤链路实时温度的测量方法。
12.本发明是这样实现的，一种光纤链路实时温度的测量方法，所述光纤链路实时温度的测量方法包括：
13.通过对光纤链路往返时延和进行精确测量，并通过卡尔曼滤波滤除时延抖动和系统噪声，精准计算光纤链路纤芯的实时温度。
14.进一步，所述对光纤链路往返时延和进行精确测量包括：
15.对光纤时间同步系统的光纤长度、往返波长、终端硬件时延进行精准测量，得到光纤链路往返时延和随温度变化的实时值。
16.进一步，所述光纤链路实时温度的测量方法包括以下步骤：
17.步骤一，预先测量23℃光纤链路的物理长度l；通过光谱仪测量往返光信号波长λ1和λ2；
18.步骤二，通过往返时延和与温度的对应关系，建立温度反推时延和的关系式；
19.步骤三，预先标定主从站点终端硬件的收发时延和；通过时间间隔测量模块测量主从站点往返时延；
20.步骤四，计算光纤链路的往返时延和，通过卡尔曼滤波算法滤除光纤链路的往返时延和的时延抖动和噪声干扰；
21.步骤五，由光纤链路的往返时延和的滤波值计算光纤链路的等效平均温度t。
22.进一步，所述往返时延和与温度的对应关系如下：
23.24.τ
sum
＝τ
tdc-∑τh；
25.其中，c表示光速，l0表示光纤的初始长度，t0表示光纤的初始温度，α表示光纤的热膨胀系数，λ为光信号的波长，n为折射率，和分别表示波长λ1和λ2在光纤链路上的传输时延；τ
sum
表示主从站点往返时延和，∑τh表示主从站点终端收发设备硬件时延之和，∑τh＝τ
me
τ
sr
τ
se
τ
mr
；τ
me
表示主站发送端硬件时延；τ
sr
表示从站接收端硬件时延；τ
se
表示从站发送端硬件时延；τ
mr
表示主站接收端硬件时延。
26.进一步，所述光纤链路的往返时延和计算公式如下：
[0027][0028]
其中，和分别表示波长λ1和λ2在光纤链路上的传输时延；τ
tdc
表示主从站点往返时延；∑τh表示主从站点终端硬件的收发时延和。
[0029]
本发明的另一目的在于提供一种实施所述光纤链路实时温度的测量方法的光纤链路实时温度的测量系统，所述光纤链路实时温度的测量系统包括：
[0030]
主站sitea，与光纤链路连接，包括钟源clock、光发送模块os、光接收模块or、时间间隔计数模块tdc以及波分复用模块wdm；
[0031]
光纤链路；
[0032]
从站siteb，与光纤链路连接，包括光发送模块os、光接收模块or以及波分复用模块wdm。
[0033]
本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行所述光纤链路实时温度的测量方法包括下列步骤：
[0034]
步骤一，预先测量23℃光纤链路的物理长度l；通过光谱仪测量往返光信号波长λ1和λ2；
[0035]
步骤二，通过往返时延和与温度的对应关系，建立温度反推时延和的关系式；
[0036]
步骤三，预先标定主从站点终端硬件的收发时延和；通过时间间隔测量模块测量主从站点往返时延；
[0037]
步骤四，计算光纤链路的往返时延和，通过卡尔曼滤波算法滤除光纤链路的往返时延和的时延抖动和噪声干扰；
[0038]
步骤五，由光纤链路的往返时延和的滤波值计算光纤链路的等效平均温度t。
[0039]
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述光纤链路实时温度的测量方法。
[0040]
本发明的另一目的在于提供一种光频原子钟，所述光频原子钟执行所述光纤链路实时温度的测量方法。
[0041]
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
[0042]
基于分段温度模式的仿真验证结果表明，在光纤链路中各段温度不相等的情况下，采用本发明提出的等效平均温度求解单向时延的精度可达皮秒级。同时，温箱实验结果表明，本发明对光纤链路温度的估算精度可达到0.015℃。采用此温度跟踪方案可使传统的单纤环回时间同步系统的授时精度提高约1ns。
附图说明
[0043]
图1是本发明实施例提供的光纤链路实时温度的测量方法原理图。
[0044]
图2是本发明实施例提供的光纤链路实时温度的测量方法流程图。
[0045]
图3是本发明实施例提供的光纤链路温度测量系统原理图。
[0046]
图4是本发明实施例提供的单位长度光纤链路传输时延特性示意图。
[0047]
图5是本发明实施例提供的光纤时间同步链路分段温度模型示意图。
[0048]
图6是本发明实施例提供的100km光纤链路分段温度与等效平均温度示意图。
[0049]
图7(a)是本发明实施例提供的100km光纤链路往返时延和仿真验证结果示意图。
[0050]
图7(b)是本发明实施例提供的100km光纤链路单向传输时延仿真验证结果示意图。
[0051]
图7(c)是本发明实施例提供的100km光纤链路等效平均温度仿真验证结果示意图。
[0052]
图8(a)是本发明实施例提供的不考虑tic分辨率的100km单向时延估算精度示意图。
[0053]
图8(b)是本发明实施例提供的考虑tic分辨率的100km单向时延估算精度示意图。
[0054]
图9是本发明实施例提供的往返时延与温箱温度示意图。
[0055]
图10是本发明实施例提供的卡尔曼滤波处理后的往返时延示意图。
[0056]
图11是本发明实施例提供的温箱温度与链路估算温度示意图。
[0057]
图12是本发明实施例提供的30000s-32400s链路估算温度示意图。
具体实施方式
[0058]
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。
[0059]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种光纤链路实时温度的测量方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0060]
如图1所示，本发明实施例提供的光纤链路实时温度的测量方法包括：
[0061]
通过对光纤链路往返时延和进行精确测量，并通过卡尔曼滤波滤除时延抖动和系统噪声，精准计算光纤链路纤芯的实时温度。
[0062]
本发明实施例提供的对光纤链路往返时延和进行精确测量包括：
[0063]
对光纤时间同步系统的光纤长度、往返波长、终端硬件时延进行精准测量，得到光纤链路往返时延和随温度变化的实时值。
[0064]
如图2所示，本发明实施例提供的光纤链路实时温度的测量方法包括以下步骤：
[0065]
s101，预先测量23℃光纤链路的物理长度l；通过光谱仪测量往返光信号波长λ1和λ2；
[0066]
s102，通过往返时延和与温度的对应关系，建立温度反推时延和的关系式；
[0067]
s103，预先标定主从站点终端硬件的收发时延和；通过时间间隔测量模块测量主从站点往返时延；
[0068]
s104，计算光纤链路的往返时延和，通过卡尔曼滤波算法滤除光纤链路的往返时
延和的时延抖动和噪声干扰；
[0069]
s105，由光纤链路的往返时延和的滤波值计算光纤链路的等效平均温度t。
[0070]
本发明实施例提供的往返时延和与温度的对应关系如下：
[0071][0072]
τ
sum
＝τ
tdc-∑τh；
[0073]
其中，c表示光速，l0表示光纤的初始长度，t0表示光纤的初始温度，α表示光纤的热膨胀系数，λ为光信号的波长，n为折射率，和分别表示波长λ1和λ2在光纤链路上的传输时延；τ
sum
表示主从站点往返时延和，∑τh表示主从站点终端收发设备硬件时延之和，∑τh＝τ
me
τ
sr
τ
se
τ
mr
；τ
me
表示主站发送端硬件时延；τ
sr
表示从站接收端硬件时延；τ
se
表示从站发送端硬件时延；τ
mr
表示主站接收端硬件时延。
[0074]
本发明实施例提供的光纤链路的往返时延和计算公式如下：
[0075][0076]
其中，和分别表示波长λ1和λ2在光纤链路上的传输时延；τ
tdc
表示主从站点往返时延；∑τh表示主从站点终端硬件的收发时延和。
[0077]
如图3所示，本发明实施例提供的光纤链路实时温度的测量系统包括：
[0078]
site a、光纤链路、site b；
[0079]
site a包括钟源clock、光发送模块os、光接收模块or；
[0080]
光纤链路包括波分复用模块wdm；
[0081]
site b包括钟源clock、光发送模块os、光接收模块or以及时间间隔计数模块tdc；
[0082]
site a与所述site b由光纤链路相连。
[0083]
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0084]
实施例1：
[0085]
1、本发明通过对光纤时间同步系统的光纤长度、往返波长、终端硬件时延的精准测量，实现精准测量光纤链路往返时延和随温度变化的实时值，并通过卡尔曼滤波算法滤除往返时延值的抖动和噪声，最终实现对光纤链路的等效平均温度准确计算。而光纤链路实时温度的跟踪是影响光纤时间同步系统授时精度的关键。基于分段温度模式的仿真验证结果表明，在光纤链路中各段温度不相等的情况下，采用本发明提出的等效平均温度求解单向时延的精度可达皮秒级。同时，温箱实验结果表明，本发明对光纤链路温度的估算精度可达到0.015℃。采用此温度跟踪方案可使传统的单纤环回时间同步系统的授时精度提高约1ns。
[0086]
2光纤链路温度特性分析
[0087]
光纤链路传输时延值表示式如式(1)所示：
[0088][0089]
其中，光速c为299792458m/s，l0为光纤的初始长度，t0为光纤的初始温度，α为光纤
的热膨胀系数5.6
×
10-7
/℃，λ为光信号的波长，n为折射率，光纤的sellmeier折射率公式如式(2)所示：
[0090][0091]
其中，光信号波长λ的单位为μm，对于g.652光纤，式(2)种相关参数如下：a＝6.90754
×
10-6
t 1.31552，b＝2.35835
×
10-5
t 0.788404，c＝5.84758
×
10-7
t 0.0110199，d＝5.48368
×
10-7
t 0.91326，e＝100。t为光纤链路的等效平均温度。
[0092]
通过把温度和波长等相关参数带入式(1)和式(2)可精确模拟光纤链路随温度变化的传输时延值，结果如图4所示。
[0093]
3系统原理
[0094]
本发明的光纤纤芯实时温度测量系统是基于环回法的光纤时间同步系统，系统结构与原理如图3所示。系统由site a和site b两个站点组成，site a和site b由光纤链路相连。其中，clock为钟源，tdc为时间间隔计数模块，os为光发送模块，or为光接收模块，wdm为波分复用模块。
[0095]
在ca时刻clock的1pps时间信号通过os以波长λ1的光信号经光纤链路从site a发送到site b，site b的or接收到时间信号后，信号被调制成波长λ2的光信号经光纤链路发送回site a。τ
sum
作为主从站点往返时延和，可表示为：
[0096][0097]
和分别为波长λ1和λ2在光纤链路上的传输时延。根据(1)-(3)可得：
[0098][0099]
当光信号返回主站，site a接收到信号的时刻为ca τ
sum
∑τh，由此可知，tdc测量值可表示为：
[0100]
τ
tdc
＝τ
sum
∑τhꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0101]
其中，τ
sum
为主从站点往返时延和，∑τh为主从站点终端收发设备硬件时延之和，在实际光纤授时系统中，终端设备可放置在恒温环境下，∑τh可视为固定值，可预先测量获得。可表示为：
[0102]
∑τh＝τ
me
τ
sr
τ
se
τ
mr
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0103]
τ
me
是主站发送端硬件时延；τ
sr
是从站接收端硬件时延；τ
se
是从站发送端硬件时延；τ
mr
是主站接收端硬件时延。
[0104]
由(5)-(6)可知，主从站点往返时延和τ
sum
可直接测量：
[0105]
τ
sum
＝τ
tdc-∑τhꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0106]
根据(4)和(7)，可获本时间同步系统往返时延和τ
sum
与光纤链路实时温度t的对应关系，从而通过测量往返时延求解光纤链路温度。
[0107]
系统工作流程如下：
[0108]
1)预先测量23℃光纤链路的物理长度l；
[0109]
2)通过光谱仪测量往返光信号波长λ1和λ2；
[0110]
3)通过往返时延和与温度的对应关系，建立温度反推时延和的关系式；
[0111]
4)预先标定主从站点终端硬件的收发时延和∑τh；
[0112]
5)通过时间间隔测量模块测量主从站点往返时延τ
tdc
；
[0113]
6)计算出光纤链路的往返时延和
[0114]
7)通过卡尔曼滤波算法滤除τ
sum
的时延抖动和噪声干扰；
[0115]
8)由τ
sum
的滤波值计算光纤链路的等效平均温度t。
[0116]
4分段温度模型仿真验证
[0117]
在实际长距离光纤时间同步系统中，由于光纤链路跨越不同的区域、海拔和外部环境，节点之间的光纤链路各段的纤芯温度各不相同。为了验证光纤链路分段温度与等效平均温度关系，本发明建立了光纤链路的分段温度模型。光纤链路被分为k段，假设同一段光纤温度相等。见图5。
[0118]
在第i秒site a到site b的光纤链路波长λ1的传输时延可表示为：
[0119][0120]
其中，是第i秒第m段光纤链路波长λ1的传输时延，根据式(1)，可表示为：
[0121][0122]
同理，在第i秒site b到site a的光纤链路波长λ2的传输时延可表示为：
[0123][0124]
其中，是第i秒第m段光纤链路波长λ2的传输时延，根据式(1)，可表示为：
[0125][0126]
在式(4)和(5)中，c为光速，α为光纤的热膨胀系数，l
m0
和t
m0
分别为第m段光纤链路的初始长度和初始温度，tm(i)是第i秒第m段光纤链路的温度，λ1和λ2为往返波长，nm(i)为第i秒第m段光纤信号的折射率，nm(i)与波长λ和第m段光纤链路温度tm(i)有关，可由式(2)计算得出。
[0127]
为了验证分段温度与等效平均温度的关系，本发明对分段温度模型进行了仿真验证。假设site a和site b由100km光纤链路连接，site a到site b的光信号波长λ1＝1490nm，site b到site a的光信号波长λ2＝1550nm。光纤链路分为4个不同的温度段，各段长度分别为10km、20km、25km、45km，1小时内各段温度变化情况如图6所示。第一段10km光纤温度在-20℃到0℃线性变化；第二段20km光纤温度在-10℃到10℃之间正弦变换；第三段25km光纤温度在-40℃至40℃之间正弦变化；第四段45km光纤温度在-20℃到20℃正弦变化。
[0128]
根据式(1)和(2)，代入光纤长度、光信号往返波长、光纤链路各段温度等参数可以
仿真计算出各段光纤的传输时延值，进而得出100km光纤链路的往返时延和，如图7(a)所示。同时，根据分段时延仿真结果可计算的site a到site b单向传输时延的真实值，如图7(b)所示。可用于补偿site a和site b的钟差，可作为用于本发明提出测量等效平均温度的可行性和精确性。
[0129]
根据100km光纤链路往返时延与温度的函数关系可建立往返时延和反推100km光纤链路等效平均温度的函数关系式，如式(7)所示：
[0130]
t＝aτ2 bτ c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0131]
其中：a＝39355523484.7644,b＝52714975.5964494,c＝-88876.1754398691。
[0132]
根据(7)，代入往返时延和，可求解100km光纤链路等效平均温度，其结果如图7(c)所示。
[0133]
当推算出1小时内光纤链路的实时等效平均温度，可通过式(1)和(2)计算出site a到site b单向传输时延将等效平均温度求解的与真实的单向传输作差比较，可分析验证等效平均温度用于主从站点时间同步的授时误差。误差结果如图8(a)所示，结果显示，在100km光纤链路中采用等效平均温度的方案求解单向时延的误差在30fs左右。考虑到实际应用中，时间间隔计数器的测量精度一般为10ps左右的限制，被测量往返时延和数据应该在10-11
量级处取整数。实际应用中的单向时延的估算误差为2.5ps，如图8(b)所示。ps级的授时误差证明了用等效平均温度表征整个链路实时温度的可行性。将求解的等效平均温度的方案应用于光纤时间同步系统的温度跟踪，可大大提高时间同步的精度。
[0134]
5实验与分析
[0135]
5.1实验平台搭建
[0136]
为验证本发明的对链路温度测量的可行性和准确度，实验平台被搭建。光纤采用50km的g.652单模光纤。通过设备的测量，主从站点之间盘纤及附加连接光纤的准确长度为50692.593m。主站至从站的光信号波长λ1为1550.87nm，从站至主站光纤波长λ2为1490.92nm。时间间隔测量模块的测量精度为100ps。主从站点终端设备放置在23℃的恒温环境下，通过预先测量，终端设备的硬件时延为3.4ns。将盘纤放置在温控箱中，温控箱初始温度为17℃并保持3小时，经过30分钟升温之后，温控箱温度达到最高温度27℃并保持5.5小时，实验总时长为9小时。实验设置参数表如表1所示。
[0137]
表1实验设置参数表
[0138][0139]
5.2实验结果
[0140]
温控箱温度变化曲线如图9红线所示。在0-3h，温箱保持17℃，以确保光纤纤芯温度达到在初始温度。在3h-3.5h，温控箱迅速升温至27℃。在3.5h-9h，温箱保持27℃，使光纤纤芯有足够长时间吸收热量，并确保纤芯温度最终能达到27℃。通过tdc的测量数据并扣除终端硬件实验，可得到光纤链路的往返时延和的变化曲线，如图10黑线所示。测量结果显示，光纤链路往返时延和在0-2.5h时间段缓慢变大，在2.5h后趋于平缓。说明盘纤的初始温度略低于温控箱初始温度17℃，但经过2.5h吸收热量后，盘纤的纤芯基本达到17℃。
[0141]
当温控箱温度达到27℃之后，光纤链路往返时延和经历了长达5.5小时的上升，并在8.5h后趋于平缓，说明盘纤温度从17℃变化至27℃耗时约5.5小时。盘纤升温速度远远滞后于温箱升温速度，是因为盘纤内光纤相互紧密缠绕，且盘纤外壳有塑料材料包裹。
[0142]
受激光器发射波长抖动，链路噪声，系统随机误差的影响，在光纤链路往返时延的测量数据存在一定外围的波动。本发明通过卡尔曼滤波对往返时延值进行处理，以获得更准确的往返时延测量值。卡尔曼滤波处理后的往返时延估计值如图10所示。
[0143]
将本发明的光纤长度l及往返波长λ1和λ2代入公式(4)，可确定往返时延值与光纤链路温度t的对应关系，并可推导出往返时延反推链路温度的关系式。从而求解链路温度t的变化曲线。链路温度的估算值如图11所示。
[0144]
对比未经卡尔曼滤波处理的温度值，经过卡尔曼滤波处理后的往返时延值推导的温度值波动范围更小。观察9000s-10800s与30000s-324000s两个时间段，滤波处理后的温度值更接近与光纤纤芯的实时温度。
[0145]
由此，本发明可估算任意时刻光纤链路的实时温度值。为进一步分析本发明测量光纤链路实时温度的准确度，本发明选取30000s-32400s时间段的实验数据进行分析，结果如图12所示。
[0146]
在30000s-32400s时间段，温箱温度始已稳定在27℃超过5小时，系统求解的链路温度值在30600s左右首次超过27℃，此后一直稳定在27℃上下波动。说明这一时间段纤芯温度与温箱温度以及达到一致。从结果可得到，未经卡尔曼滤波处理的纤芯温度测量数据的误差峰值约为0.08℃；卡尔曼滤波处理后的纤芯温度测量数据的误差峰值约为0.015℃。
[0147]
通过误差分析，0.015℃的温度测量误差主要由以下几方面因素造成。首先，实验使用的ctp404温控箱的温度控制精度为0.01℃，这是温度测量的最大的误差来源；其次，温度测量系统的设备存在噪声和信号抖动，例如激光器发射波长抖动，终端设备硬件时延抖动等；此外，时间间隔计数器的测量精度可造成一定的测量误差。但采用本发明提出的实时链路温度测量跟踪方法可极大的提高传统的环回法的时间同步精度。如果环回法步系统采用1310-1550nm波长组合，采用本温度跟踪方案可使时间同步精度提升约1ns；采用1490-1550nm波长组合，采用本温度跟踪方案可使时间同步精度提升约300ps。
[0148]
6结论
[0149]
本发明提出了一种光纤链路实时温度测量的新方法，通过对光纤链路往返时延和的精确测量，并通过卡尔曼滤波滤除时延抖动和系统噪声，从而精准的推算出光纤纤芯实时温度。基于分段温度模型的仿真验证证明了采用本发明提出的等效平均温度用于时间同步系统的可行性。温箱实验结果表明，本发明的温度测量精度约为0.015℃。采用本发明实时跟踪纤芯温度可使环回法时间同步系统授时精度提高约1ns。
[0150]
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0151]
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
[0152]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。