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CN104460314B - 一种校对时间的方法和系统 - Google Patents

一种校对时间的方法和系统 Download PDF

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CN104460314B CN201410693709.4A CN201410693709A CN104460314B CN 104460314 B CN104460314 B CN 104460314B CN 201410693709 A CN201410693709 A CN 201410693709A CN 104460314 B CN104460314 B CN 104460314B
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Abstract

本发明公开了一种校对时间的方法和系统，属于时间校对技术领域。所述方法包括：第一接收机接收卫星发送的标准频率信号，所述标准频率信号是基站导航中心从设置在所述基站导航中心的原子钟获取并发送给所述卫星的；接收第一外部参考源提供的第一同步频率信号，所述第一同步频率信号为所述第一接收机提供时间基准；根据所述第一同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间；采用所述第一偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号。本发明大大节省了卫星资源。

Description

一种校对时间的方法和系统
技术领域
本发明涉及时间校对技术领域，特别涉及一种校对时间的方法和系统。
背景技术
卫星授时是通过向基站接收机、用户接收机等接收机发送标准频率信号，以使接收机根据该标准频率信号对本地信号的频率进行校正，实现与卫星时间的同步。
目前一般将原子钟设置在卫星上，为卫星提供频率信号。但是由于原子钟设置在卫星上，无法保证原子钟的准确性，一般采用四个卫星确定准确的标准频率信号。
发明内容
为了解决现有技术资源消耗较大的问题，本发明实施例提供了一种校对时间的方法和系统。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种校对时间的方法，所述方法包括：
第一接收机接收卫星发送的标准频率信号，所述标准频率信号是基站导航中心从设置在所述基站导航中心的原子钟获取并发送给所述卫星的；
接收第一外部参考源提供的第一同步频率信号，所述第一同步频率信号为所述第一接收机提供时间基准；
根据所述第一同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间；
采用所述第一偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号；
所述方法还包括：
接收第二接收机与所述基站导航中心之间的第二偏差时间，所述第二偏差时间是所述第二接收机根据接收的所述卫星发送的所述标准频率信号和第二外部参考源提供的第二同步频率信号确定的，所述第二同步频率信号为所述第二接收机提供时间基准；
根据所述第一偏差时间和所述第二偏差时间，确定所述第一接收机与所述第二接收机之间的第三偏差时间；
采用所述第三偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号。
在本发明一种可能的实现方式中，所述根据所述第一同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间，包括：
按照如下公式计算所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间△t1：
△t1＝1/F1-1/F0；
其中，F1为所述第一同步频率信号的频率，F0为所述标准频率信号的频率。
在本发明又一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
确定所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间；
采用所述延迟时间对所述第一接收机接收的所述标准频率信号进行校对。
可选地，所述确定所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间，包括：
采用如下公式计算所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间△t’：
△t’＝{p-[(xu-x1)2+(yu-y1)2+(zu-z1)2]1/2-[(xg-x1)2+(yg-y1)2+(zg-z1)2]1/2}/c；
其中，p为卫星转发的伪距，(xu，yu，zu)为第一接收机的位置坐标，(x1，y1，z1)为卫星的位置坐标，(xg，yg，zg)为基站导航中心的位置坐标，c为光速。
另一方面，本发明实施例提供了一种校对时间的系统，所述系统包括：
基站导航中心，用于从设置在所述基站导航中心的原子钟获取标准频率信号并发送给卫星；
卫星，用于接收所述基站导航中心发送的所述标准频率信号并发送给第一接收机；
第一接收机，用于接收所述卫星发送的所述标准频率信号；接收第一外部参考源提供的第一同步频率信号，所述第一同步频率信号为所述第一接收机提供时间基准；根据所述第一同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间；采用所述第一偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号；
所述系统还包括：
第二接收机，用于接收所述卫星发送的所述标准频率信号；接收第二外部参考源提供的第二同步频率信号，所述第二同步频率信号为所述第二接收机提供时间基准；根据所述第二同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第二接收机与所述基站导航中心之间的第二偏差时间并发送给所述卫星；
所述卫星还用于，接收所述第二接收机发送的所述第二偏差时间并发送给所述第一接收机；
所述第一接收机还用于，根据所述第一偏差时间和所述第二偏差时间，确定所述第一接收机与所述第二接收机之间的第三偏差时间；采用所述第三偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号。
在本发明一种可能的实现方式中，所述第一接收机用于，
按照如下公式计算所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间△t1：
△t1＝1/F1-1/F0；
其中，F1为所述第一同步频率信号的频率，F0为所述标准频率信号的频率。
在本发明又一种可能的实现方式中，所述第一接收机还用于，
确定所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间；
采用所述延迟时间对所述第一接收机接收的所述标准频率信号进行校对。
可选地，所述第一接收机用于，
采用如下公式计算所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间△t’：
△t’＝{p-[(xu-x1)2+(yu-y1)2+(zu-z1)2]1/2-[(xg-x1)2+(yg-y1)2+(zg-z1)2]1/2}/c；
其中，p为卫星转发的伪距，(xu，yu，zu)为第一接收机的位置坐标，(x1，y1，z1)为卫星的位置坐标，(xg，yg，zg)为基站导航中心的位置坐标，c为光速。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将原子钟设置在基站导航中心，可以随时查看原子钟，保证原子钟的准确性，然后由基站导航中心通过卫星将标准频率信号发送给第一接收机，第一接收机根据标准频率信号和为第一接收机提供时间基准的第一同步频率信号，确定第一接收机与卫星之间的第一偏差时间，并采用第一偏差时间校对第一同步频率信号，实现第一接收机与卫星的同步，只需一个卫星即可实现，大大节省了卫星资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种校对时间的方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种校对时间的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种校对时间的方法，参见图1，该方法包括：
步骤101：第一接收机接收卫星发送的标准频率信号。
在本实施例中，标准频率信号是基站导航中心从设置在基站导航中心的原子钟获取并发送给卫星的，如频率为1Hz的秒脉冲信号。基站导航中心可以为任意一个接收机，如基站接收机或用户接收机。
需要说明的是，由于本发明将原子钟设置在基站导航中心，而不是卫星上，因此可以随时查看原子钟，保证原子钟的准确性，不需要采用四个卫星确定标准频率信号的准确性，减少了卫星资源的使用。
步骤102：接收第一外部参考源提供的第一同步频率信号。
在本实施例中，第一同步频率信号为第一接收机提供时间基准。例如第一外部参考源向第一接收机发送10MHz的频率信号，基站接收机根据10MHz的频率信号输出1kHz的频率信号。也就是说，第一接收机输出信号的频率稳定性与第一外部参考信号源保持一致。
可选地，第一外部参考源可以为设置在基站导航中心的原子钟，即基站导航中心可以为第一接收机。
步骤103：根据第一同步频率信号和标准频率信号，确定第一接收机与卫星之间的第一偏差时间。
在本实施例的一种实现方式中，该步骤103可以包括：
按照如下公式(1)计算第一接收机与基站导航中心之间的第一偏差时间△t1：
△t1＝1/F1-1/F0 (1)；
其中，F1为第一同步频率信号的频率，F0为标准频率信号的频率。
可以理解地，第一接收机和基站导航中心满足如下公式：
△t1＝T1-T0；
T1＝1/(F1-L1)；
T0＝1/F0；
其中，T1为第一接收机的频率信号的周期时间，T0为标准频率信号的周期时间，L1为第一接收机的残差。
在第一接收机和外部参考源完全同步之后，L1＝0，因此可以得到△t1＝(T1-T0)＝(1/(F1-L1))-(1/F0)＝1/F1-1/F0，即公式(1)。
步骤104：采用第一偏差时间校对第一接收机接收的第一同步频率信号。
可以理解地，第一接收机与基站导航中心之间一般是不同步的，存在一个第一偏差时间，由于当第一接收机与基站导航中心不同步时，若第一接收机与基站导航中心之间通信，则数据的接收方(如第一接收机)无法正确解析发送方(如基站导航中心)发送的数据，因此需要利用第一偏差时间对第一接收机的时间基准进行校正。
第一同步频率信号为第一接收机提供时间基准，因此在确定了第一接收机与基站导航中心之间的第一偏差时间以后，第一接收机采用第一偏差时间对接收的第一同步频率信号进行校正。
由于基站导航中心与第一接收机之间不一定能直接通信，本发明采用通过卫星传输基站导航中心的标准频率信号，可以克服基站导航中心与第一接收机之间不能直接通信的障碍，实现第一接收机与卫星之间的第一偏差时间的确定。
在本实施例的一种实现方式中，该方法还可以包括：
确定标准频率信号从基站导航中心发送到第一接收机的延迟时间；
采用延迟时间对第一接收机接收的标准频率信号进行校对。
可以理解地，由于标准频率信号从基站导航中心发送到第一接收机的过程中还是存在一定的延时，因此需要确定标准频率信号从基站导航中心发送到第一接收机的延迟时间，以采用该延迟时间对第一接收机接收的标准频率信号进行校对，使第一接收机对标准频率信号进行准确采样，进而准确确定标准频率信号的频率。
可选地，采用如下公式(2)计算标准频率信号从基站导航中心发送到第一接收机的延迟时间△t’：
△t’＝{p-[(xu-x1)2+(yu-y1)2+(zu-z1)2]1/2-[(xg-x1)2+(yg-y1)2+(zg-z1)2]1/2}/c； (2)
其中，p为卫星转发的伪距，(xu，yu，zu)为第一接收机的位置坐标，(x1，y1，z1)为卫星的位置坐标，(xg，yg，zg)为基站导航中心的位置坐标，c为光速。
具体地，卫星转发的伪距、卫星的位置坐标、第一接收机的位置坐标、以及基站导航中心的位置坐标都可以采用现有技术获得，在此不再详述。
在本实施例的另一种实现方式中，该方法还可以包括：
接收第二接收机与基站导航中心之间的第二偏差时间，第二偏差时间是第二接收机根据接收的卫星发送的标准频率信号和第二外部参考源提供的第二同步频率信号确定的，第二同步频率信号为第二接收机提供时间基准；
根据第一偏差时间和第二偏差时间，确定第一接收机与第二接收机之间的第三偏差时间；
采用第三偏差时间校对第一接收机接收的第一同步频率信号。
可以理解地，第一接收机和第二接收机之间通信需要两者的时间基准保持同步。当第一接收机与第二接收机之间的距离大于设定值时，如第一接收机设置在武汉，第二接收机设置在北京，则第一接收机不可能直接接收第二接收机的同步频率信号并确定第一接收机与第二接收机之间的第三偏差时间，但是采用上述实现方式，可以第一接收机可以确定第三偏差时间并采用第三偏差时间校对第一接收机接收的第一同步频率信号，实现第一接收机和第二接收机的同步。而且，第一接收机采用第一接收机与第二接收机之间的第三偏差时间进行校正，与第一接收机采用第一偏差时间进行校正，第二接收机采用第二偏差时间进行校正相比，对于第一接收机和第二接收机的同步来说，校正的准确度更高。
第二接收机根据接收的卫星发送的标准频率信号和第二外部参考源提供的第二同步频率信号，确定第二接收机与基站导航中心之间的第二偏差时间，可以包括：
按照如下公式(3)计算第二接收机与基站导航中心之间的偏差时间△t2：
△t2＝1/F2-1/F0 (3)；
其中，F2为第二同步频率信号的频率，F0为标准频率信号的频率。
可以理解地，第二接收机和基站导航中心满足如下公式：
△t2＝T2-T0；
T2＝1/(F2-L2)；
T0＝1/F0；
其中，T2为第二接收机的频率信号的周期时间，T0为标准频率信号的周期时间，L2为第二接收机的残差。
在第二接收机和外部参考源完全同步之后，L2＝0，因此可以得到△t2＝(T2-T0)＝(1/(F2-L2))-(1/F0)＝1/F2-1/F0，即公式(3)。
根据第一偏差时间和第二偏差时间，确定第一接收机与第二接收机之间的第三偏差时间，可以包括：
按照如下公式(4)计算第一接收机与第二接收机之间的第三偏差时间△t3：
△t3＝△t1-△t2 (4)；
其中，△t1为第一接收机与基站导航中心之间的第一偏差时间，△t2为第二接收机与基站导航中心之间的第二偏差时间。
本发明实施例通过将原子钟设置在基站导航中心，可以随时查看原子钟，保证原子钟的准确性，然后由基站导航中心通过卫星将标准频率信号发送给第一接收机，第一接收机根据标准频率信号和为第一接收机提供时间基准的第一同步频率信号，确定第一接收机与卫星之间的第一偏差时间，并采用第一偏差时间校对第一同步频率信号，实现第一接收机与卫星的同步，只需一个卫星即可实现，大大节省了卫星资源。
实施例二
本发明实施例提供了一种校对时间的系统，参见图2，该系统包括：
基站导航中心201，用于从设置在基站导航中心201的原子钟获取标准频率信号并发送给卫星202；
卫星202，用于接收基站导航中心201发送的标准频率信号并发送给第一接收机203；
第一接收机203，用于接收卫星202发送的标准频率信号；接收第一外部参考源提供的第一同步频率信号，第一同步频率信号为第一接收机203提供时间基准；根据第一同步频率信号和标准频率信号，确定第一接收机203与基站导航中心201之间的第一偏差时间；采用第一偏差时间校对第一接收机203接收的第一同步频率信号。
在本实施例中，原子钟设置在基站导航中心201上，基站导航中心201完成所有接收机的时间校对工作。接收标准频率信号的卫星202只有一个。
可选地，基站导航中心201可以为接收机中的一个。
在本实施例的一种实现方式中，第一接收机203可以用于，
按照公式(1)计算第一接收机203与基站导航中心201之间的第一偏差时间。
在本实施例的另一种实现方式中，该系统还可以包括：
第二接收机204，用于接收卫星202发送的标准频率信号；接收第二外部参考源提供的第二同步频率信号，第二同步频率信号为第二接收机204提供时间基准；根据第二同步频率信号和标准频率信号，确定第二接收机204与基站导航中心201之间的第二偏差时间并发送给卫星202；
卫星202还用于，接收第二接收机204发送的第二偏差时间并发送给第一接收机203；
第一接收机203还用于，根据第一偏差时间和第二偏差时间，确定第一接收机203与第二接收机204之间的第三偏差时间；采用第三偏差时间校对第一接收机204接收的第一同步频率信号。
在本实施例的又一种实现方式中，第一接收机203还可以用于，
确定标准频率信号从基站导航中心201发送到第一接收机203的延迟时间；
采用延迟时间对第一接收机接收的标准频率信号进行校对。
具体地，确定标准频率信号从基站导航中心201发送到第一接收机203的延迟时间可以是第一接收机203直接接收卫星202计算得到的延时时间，也可以是第一接收机203计算得到的延时时间。
可选地，第一接收机203可以用于，
采用如下公式(2)计算标准频率信号从基站导航中心201发送到第一接收机203的延迟时间。
本发明实施例通过将原子钟设置在基站导航中心，可以随时查看原子钟，保证原子钟的准确性，然后由基站导航中心通过卫星将标准频率信号发送给第一接收机，第一接收机根据标准频率信号和为第一接收机提供时间基准的第一同步频率信号，确定第一接收机与卫星之间的第一偏差时间，并采用第一偏差时间校对第一同步频率信号，实现第一接收机与卫星的同步，只需一个卫星即可实现，大大节省了卫星资源。
需要说明的是：上述实施例提供的校对时间的系统在校对时间时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的校对时间的系统与校对时间的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种校对时间的方法，其特征在于，所述方法包括：
第一接收机接收卫星发送的标准频率信号，所述标准频率信号是基站导航中心从设置在所述基站导航中心的原子钟获取并发送给所述卫星的；
接收第一外部参考源提供的第一同步频率信号，所述第一同步频率信号为所述第一接收机提供时间基准；
根据所述第一同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间；
采用所述第一偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号；
所述方法还包括：
接收第二接收机与所述基站导航中心之间的第二偏差时间，所述第二偏差时间是所述第二接收机根据接收的所述卫星发送的所述标准频率信号和第二外部参考源提供的第二同步频率信号确定的，所述第二同步频率信号为所述第二接收机提供时间基准；
根据所述第一偏差时间和所述第二偏差时间，确定所述第一接收机与所述第二接收机之间的第三偏差时间；
采用所述第三偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间，包括：
按照如下公式计算所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间△t1：
△t1＝1/F1-1/F0；
其中，F1为所述第一同步频率信号的频率，F0为所述标准频率信号的频率。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间；
采用所述延迟时间对所述第一接收机接收的所述标准频率信号进行校对。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间，包括：
采用如下公式计算所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间△t’：
△t’＝{p-[(xu-x1)2+(yu-y1)2+(zu-z1)2]1/2-[(xg-x1)2+(yg-y1)2+(zg-z1)2]1/2}/c；
其中，p为卫星转发的伪距，(xu，yu，zu)为第一接收机的位置坐标，(x1，y1，z1)为卫星的位置坐标，(xg，yg，zg)为基站导航中心的位置坐标，c为光速。
5.一种校对时间的系统，其特征在于，所述系统包括：
基站导航中心，用于从设置在所述基站导航中心的原子钟获取标准频率信号并发送给卫星；
卫星，用于接收所述基站导航中心发送的所述标准频率信号并发送给第一接收机；
第一接收机，用于接收所述卫星发送的所述标准频率信号；接收第一外部参考源提供的第一同步频率信号，所述第一同步频率信号为所述第一接收机提供时间基准；根据所述第一同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间；采用所述第一偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号；
所述系统还包括：
第二接收机，用于接收所述卫星发送的所述标准频率信号；接收第二外部参考源提供的第二同步频率信号，所述第二同步频率信号为所述第二接收机提供时间基准；根据所述第二同步频率信号和所述标准频率信号，确定所述第二接收机与所述基站导航中心之间的第二偏差时间并发送给所述卫星；
所述卫星还用于，接收所述第二接收机发送的所述第二偏差时间并发送给所述第一接收机；
所述第一接收机还用于，根据所述第一偏差时间和所述第二偏差时间，确定所述第一接收机与所述第二接收机之间的第三偏差时间；采用所述第三偏差时间校对所述第一接收机接收的所述第一同步频率信号。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一接收机用于，
按照如下公式计算所述第一接收机与所述基站导航中心之间的第一偏差时间△t1：
△t1＝1/F1-1/F0；
其中，F1为所述第一同步频率信号的频率，F0为所述标准频率信号的频率。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述第一接收机还用于，
确定所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间；
采用所述延迟时间对所述第一接收机接收的所述标准频率信号进行校对。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一接收机用于，
采用如下公式计算所述标准频率信号从所述基站导航中心发送到所述第一接收机的延迟时间△t’：
△t’＝{p-[(xu-x1)2+(yu-y1)2+(zu-z1)2]1/2-[(xg-x1)2+(yg-y1)2+(zg-z1)2]1/2}/c；
其中，p为卫星转发的伪距，(xu，yu，zu)为第一接收机的位置坐标，(x1，y1，z1)为卫星的位置坐标，(xg，yg，zg)为基站导航中心的位置坐标，c为光速。
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