基于信道時延測試的衛星時鐘自調節方法技術

一種基于信道時延測試的衛星時鐘自調節方法，首先在地面將“標準時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“信道傳輸標準時延測試值”；再將“待調時鐘源”和“測試信道”作為附帶裝置設置于衛星內，隨衛星一起送入太空；并在衛星運行于太空時，將“待調時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包收發測試，得到“星上信道時延測試值”；再對利用相同“測試信道”測得的地面和太空兩個測試結果進行分析，獲知當前“待調時鐘源”與地面“標準時鐘源”兩者的計時頻率偏差；并根據該兩個時鐘源的頻率差與調整的時間間隔，確定需要調整的計時及頻率差值，即對“待調時鐘源”進行補償，完成衛星時鐘的調整。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種，確切地說，涉及一種衛星通信場景中，針對時鐘頻率變化導致時鐘計時發生偏移而采取的衛星時鐘自調節或自校正的時鐘守時方法，屬于衛星時鐘自守時的

技術介紹
在有線通信的場景中，在實施如時分復用業務TDM (Time DivisionMultiplexing)數據處理時，數據傳輸設備需要保證彼此通信的兩端設備時鐘能夠同步。然而，因為兩端的通信設備用作時鐘源的時鐘晶振不同，且受到設備外界環境其他因素的影響，這兩個設備之間的時鐘將產生計時不同步的現象。由于每個通信設備內部的時鐘源的晶振器件在溫度、氣壓或電磁輻射等因素影響下，晶振工作頻率會發生變化。因此兩通信設備間就會產生時間計時上的偏差。特別是在衛星通信場景下，晶振受到溫度、氣壓或電磁輻射等因素的影響程度要比地面場景更加明顯。同時，由于通信手段的限制與影響，衛星通信常常遭到阻塞。所以僅僅依靠通信鏈路傳輸的時鐘校準往往不能滿足時鐘同步的需求。因此，衛星時鐘自守時技術就成為衛星時鐘同步技術中不可或缺的一部分。為保證通信設備之間的時鐘實時同步的可靠性，需要采取時鐘校準與時鐘守時兩方面技術來保證。目前，時鐘校準技術主要用于時鐘精確度較高的時鐘設備，以授時方式對其進行時鐘計數器的同步，如全球定位系統GPS (Global Positioning System)等。或者通過雙向傳輸同步協議，求得通信兩端時鐘偏差并進行修正的手段，來維持設備的時鐘計時準確，如精確時鐘同步協議PTP (Precise time protocol)協議。但是,這些方法造價較高，且相應技術受到通信傳輸可達性的限制。再者，若單純采用時鐘校準技術，在時鐘校準的間歇時間內，仍然不能保證通信設備的時鐘計時同步。尤其是在衛星通信系統中，在衛星與地面通信受阻或在其與其他衛星授時的間隔時間內，在衛星與地面站之間的時鐘同步環節中，如何保證衛星時鐘的守時精準，已經成為業內科技人員關注的焦點課題。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種，該方法是基于對固定信道時延測試的結果作為比對基準，對衛星通信的計時時鐘進行自調節或自適應的同步調整。本專利技術能夠降低“待調時鐘源”與“標準時鐘源”因頻率抖動所導致的時鐘計時偏差，且其操作步驟簡單、造價低廉，實現容易，特別適合用于衛星時鐘同步自守時需求的通信應用場景。為了達到上述目的，本專利技術提供了一種，其特征在于在衛星發射前，先在地面利用“標準時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“信道傳輸標準時延測試值”；再在衛星發射準備階段，將“待調時鐘源”和“測試信道”作為衛星附帶裝置而設置于衛星內，隨衛星一起送入太空；并在衛星在太空運行期間，利用“待調時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“星上信道時延測試值”;然后，對從地面和太空分別利用相同的“測試信道”進行數據包傳輸時延測試的兩個測試結果進行分析對比，獲知當前在太空中的“待調時鐘源”計時頻率與地面的“標準時鐘源”的計時頻率的兩者之比或兩者的計時偏移量；最后，根據該兩個時鐘源的頻率差與調整的時間間隔，確定需要調整的計時及工作頻率差值，即對“待調時鐘源”的當前計時值以及工作頻率進行補償調整，完成衛星時鐘的計時調整。本專利技術與其他時鐘同步技術相比較的創新優勢在于其操作步驟非常簡單，所需設備少，造價低廉，容易實現，并且實現方式與手段多樣化，無需其他特殊設備輔助就能完成衛星時鐘的守時目的。而且，計算難度低，影響衛星時鐘計時的誤差因素少。本專利技術也可以用于其他具有時鐘同步需求的通信應用場景。附圖說明圖1是本專利技術操作步驟流程圖。圖2是本專利技術衛星時鐘自調節方法實施例測試裝置的結構組成示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細描述。本專利技術，是在衛星發射前，先在地面利用“標準時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“信道傳輸標準時延測試值”;再在衛星發射準備階段，將“待調時鐘源”和“測試信道”作為衛星附帶裝置而設置于衛星內，隨衛星一起送入太空；并在衛星運行于太空期間，利用“待調時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“星上信道時延測試值”;然后，對從地面和太空分別利用相同的“測試信道”進行測試的兩個測試結果進行分析對比，獲知當前在太空中的“待調時鐘源”計時頻率與地面的“標準時鐘源”的計時頻率的兩者之比或兩者的計時偏移量；最后，根據該兩個時鐘源的頻率差與調整的時間間隔，確定需要調整的計時差值以及工作頻率差值，即對“待調時鐘源”的當前時間計時數值和工作頻率進行補償調整，完成衛星時鐘的計時調整。參見圖1，介紹本專利技術方法的兩個具體操作步驟步驟1，信道傳輸標準時延的測量階段在衛星發射前，采用“標準時鐘源”在地面對“測試信道”進行傳輸時延測試，并存儲測試結果數據。該步驟為本專利技術的守時初始化操作，具體操作內容是(11)以“標準時鐘源”作為“測試信道”中的測試信道接口控制器的計時時鐘協助“測試接口控制器”進行數據包收發包測試時，提供數據包離開和到達“測試接口控制器”的時間值。(12)以“測試接口控制器”對測試信道實施數據包收發包測試，完成數據包的收發測試計時后，得到該數據包離開和到達該測試信道控制器的兩個時間值之差該兩個時間值的差就是該數據包在“測試信道”上的傳輸時延，即信道傳輸標準時延測試值/。步驟2，同步自校正階段在衛星發射后，以通信衛星中用作時鐘計時器的時鐘源作為替代“標準時鐘源”作為衛星的計時器件，測量“測試信道”的傳輸時延；再將得到的測量結果與步驟I的測試結果進行分析比較，計算得到需要對該通信衛星中的時鐘源進行計時值以及工作頻率調整的數值。該階段的衛星時自同步場景是運行于衛星由于與地面通信受阻、或在與其他衛星授時間隔時間段內，通過本階段的操作結果，可以直接調整該衛星的時鐘計時值及工作頻率。該步驟階段包括下列操作內容(21)初始化準備將“待調時鐘源”作為測試信道接口控制器的計時時鐘，用于協助測試接口控制器在進行數據包的收發時間計時測試時，提供數據包離開和到達測試接口控制器的時間值。 (22)測試信道接口控制器對測試信道進行數據傳輸收發測試以數據包離開和到達測試接口控制器的兩個時間值的差，作為該數據包在“測試信道”上的傳輸時延Z2，即星上信道時延測試值。(23)處理測試結果根據星上信道時延測試量Z2與標準信道時延測試值Z1進行計算，得到此時的“待調時鐘源”需要調整的時間計時值以及工作頻率設衛星在太空運行時的當前工作頻率為F2與地面測量時的“標準時鐘源”工作頻 率為F1 ;由于在相同時間間隔內，工作頻率與時鐘計時值呈正比關系=每次經過設定時間間隔T，衛星需要按照下述兩個公式計算的時鐘計時補償值Ztl =Ztl=Z1-Z2 ;和時鐘頻率補償值Ftl :FU=￥進行調整。(24)對計時時鐘進行補償調整根據時鐘補償值Ztl和時鐘頻率補償值Ftl對“待調時鐘源”的時間計時及工作頻率值進行自適應調整或自調節、即對其時間計時值以及工作頻率進行相應的補償。(25)結束當前補償調整周期返回步驟(22)，執行下一次的自適應調整或自調節周期。參見圖2，介紹本專利技術實施例測試裝置的結構組成標準時鐘源本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于信道時延測試的衛星時鐘自調節方法，其特征在于：在衛星發射前，先在地面利用“標準時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“信道傳輸標準時延測試值”；再在衛星發射準備階段，將“待調時鐘源”和“測試信道”作為衛星附帶裝置而設置于衛星內，隨衛星一起送入太空；并在衛星在太空運行期間，利用“待調時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“星上信道時延測試值”；然后，對從地面和太空分別利用相同的“測試信道”進行數據包傳輸時延測試的兩個測試結果進行分析對比，獲知當前在太空中的“待調時鐘源”計時頻率與地面的“標準時鐘源”的計時頻率的兩者之比或兩者的計時偏移量；最后，根據該兩個時鐘源的頻率差與調整的時間間隔，確定需要調整的計時及工作頻率差值，即對“待調時鐘源”的當前計時值以及工作頻率進行補償調整，完成衛星時鐘的計時調整。

【技術特征摘要】
1.一種基于信道時延測試的衛星時鐘自調節方法，其特征在于在衛星發射前，先在地面利用“標準時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“信道傳輸標準時延測試值”；再在衛星發射準備階段，將“待調時鐘源”和“測試信道”作為衛星附帶裝置而設置于衛星內，隨衛星一起送入太空；并在衛星在太空運行期間，利用“待調時鐘源”作為時鐘計時器，對“測試信道”進行數據包的收發測試，得到“星上信道時延測試值”;然后，對從地面和太空分別利用相同的“測試信道”進行數據包傳輸時延測試的兩個測試結果進行分析對比，獲知當前在太空中的“待調時鐘源”計時頻率與地面的“標準時鐘源” 的計時頻率的兩者之比或兩者的計時偏移量；最后，根據該兩個時鐘源的頻率差與調整的時間間隔，確定需要調整的計時及工作頻率差值，即對“待調時鐘源”的當前計時值以及工作頻率進行補償調整，完成衛星時鐘的計時調整。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述“標準時鐘源”是包括原子鐘的、能夠以穩定的工作頻率進行計時的時鐘裝置，要求其頻率精確度不易受環境變化影響；該裝置只在地面使用，不隨衛星發射升空。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述“待調時鐘源”是其晶振偏移參數小于IOppm的時鐘裝置，自重輕，且隨衛星運載升空；受到溫度與壓強變化的影響，其計時頻率出現偏差時，利用基于信道時延測試的衛星時鐘自調節方法計算得到的時鐘計時偏移量以及工作頻率的偏差，對時間計時以及工作頻率偏差進行補償調整。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述“測試信道”裝置是由測試信道接口控制器與其連接的測試信道所組成，所述測試信道接口控制器是用于對與其連接的測試信道實施數據包發送和接收的接口裝置，并在數據包離開和到達該接口裝置時，記錄當前計時時鐘所記載的時鐘計時數值，用于計算數據包在測試信道中的傳輸時延；該測試接口控制器是采用包括現場可編程門陣列FPGA或復雜可編程邏輯器件CPLD的可編程邏輯電路器件實現的；所述測試信道是一個具有設定距離長度的光纜或電纜，其外圍設有真空或聚氯乙烯PVC恒溫塑料的保護介質，以使該測試信道的數據傳輸介質的溫度和壓強都處于穩定狀態，數據信號能在恒溫與恒壓環境下傳輸，所產生的實際傳輸時延偏差應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁東明，邵恩，劉元安，胡鶴飛，冉靜，
申請(專利權)人：北京郵電大學，
類型：發明
國別省市：