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专利号: 2020102552774
申请人: 桂林电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无线反馈式伪卫星系统时间同步系统,其特征是,包括一个主站伪卫星、至少三个从站伪卫星、以及一个监测站;

主站伪卫星内置有主站卫星发射机和原子时钟及分配单元;原子时钟及分配单元的时钟输出端和秒脉冲输出端同时与主站卫星发射机连接;主站卫星发射机的输出端上接有主站发射天线;

每个从站伪卫星内置有从站卫星发射机、时间同步处理单元、以及误差反馈接收单元;

误差反馈接收单元的输入端上设有从站接收天线,误差反馈接收单元的输出端与时间同步处理单元的输入端连接;从站卫星发射机的控制与配置输出端与时间同步处理单元的控制与配置输入端相连;时间同步处理单元的时钟输出端和秒脉冲输出端同时与从站卫星发射机连接;从站卫星发射机的输出端上接有从站发射天线;

监测站内置有伪卫星接收机、天线开关切换单元、控制与配置单元、观测数据处理单元及误差测量与解算单元、以及误差反馈发送单元;开关切换单元的输入端上接有2条规格相同且馈线等长的监测接收天线,天线开关切换单元的输出端与卫星接收机的输入端连接;

卫星接收机的输出端连接观测数据处理单元的输入端,观测数据处理单元的输出端与误差测量与解算单元的输入端连接,误差测量与解算单元的输出端连接误差反馈发送单元的输入端,误差反馈发送单元的输出端上接有监测发射天线;控制与配置单元的配置输出端与卫星接收机的配置输入端连接,控制与配置单元的切换控制输出端与天线开关切换单元的切换控制输入端连接;

主站伪卫星的主站发射天线和从站伪卫星的从站发射天线通过测距链路与监测站的监测接收天线对应连接;监测站的发射天线通过数据反馈链路与从站伪卫星的从站接收天线对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种无线反馈式伪卫星系统时间同步系统,其特征是,主站卫星发射机包括主站控制与配置单元、主站基带信号处理单元、主站射频前端电路单元、以及主站时分脉冲调制单元;主站控制与配置单元的控制与配置输出端与主站基带信号处理单元、主站射频前端电路单元和主站时分脉冲调制单元的控制与配置输入端连接;主站基带信号处理单元的输出端连接主站射频前端电路单元的输入端,主站射频前端电路单元的输出端上接有主站接收天线;原子时钟及分配单元的时钟输出端和秒脉冲输出端同时与主站基带信号处理单元和主站时分脉冲调制单元的时钟输出端和秒脉冲输入端连接;主站时分脉冲调制单元的射频输出控制端连接主站射频前端电路单元的输出控制端。

3.根据权利要求1所述的一种无线反馈式伪卫星系统时间同步系统,其特征是,从站卫星发射机包括从站控制与配置单元、从站基带信号处理单元、从站射频前端电路单元、以及从站时分脉冲调制单元;从站控制与配置单元的控制与配置输出端与从站基带信号处理单元、从站射频前端电路单元、从站时分脉冲调制单元和时间同步处理单元的控制与配置输入端连接;从站基带信号处理单元的输出端连接从站射频前端电路单元的输入端,从站射频前端电路单元的输出端上接有从站接收天线;时间同步处理单元的时钟输出端和秒脉冲输出端同时与从站基带信号处理单元和从站时分脉冲调制单元的时钟输出端和秒脉冲输入端连接;从站时分脉冲调制单元的射频输出控制端连接从站射频前端电路单元的输出控制端。

4.根据权利要求1所述的一种无线反馈式伪卫星系统时间同步系统,其特征是,当系统采用GPS信号体制时,主站伪卫星的主站基带信号处理单元和从站伪卫星的从站基带信号处理单元为GPS基带信号处理单元;对应地,监测站的卫星接收机为GPS伪卫星接收机;

当系统采用BD信号体制时,主站伪卫星的主站基带信号处理单元和从站伪卫星的从站基带信号处理单元为BD基带信号处理单元;对应地,监测站的卫星接收机为BD伪卫星接收机。

5.一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法,其特征是,包括步骤如下:

步骤1、在上电工作后第一个历元内,监测站让一个监测接收天线同时接收主站伪卫星和从站伪卫星发送的导航信号,并获得该监测接收天线对应的载波相位测量值;在保持环路跟踪的情况下,通过天线切换开关的切换,监测站让另一个监测接收天线同时接收主站伪卫星和从站伪卫星发送的导航信号,并获得该监测接收天线对应的载波相位测量值;

步骤2、监测站利用主站伪卫星和从站伪卫星的已知位置信息,对步骤1所得的载波相位测量值进行站间差分处理以建立钟差方程,并通过最小二乘估计调整搜索方法对钟差方程进行求解,得到初始历元的主从站伪卫星间的相对钟差和整周模糊度,完成系统初始化;

步骤3、完成系统初始化后,监控站以步骤2所得的初始历元的整周模糊度,解算出后续历元的主从站伪卫星间相对钟差;

步骤4、监测站采用本地时钟为基准,按照接收到的各个伪卫星信号的帧同步脉冲,并以伪码边沿校准,重构各个伪卫星对应的秒脉冲;采用时间间隔计数器,测量主从站伪卫星间的帧同步脉冲差,并扣除两站间的传播时延差,获得主从站伪卫星间的秒脉冲差;

步骤5、监测站将获得的各个主从站伪卫星间的相对钟差和秒脉冲差构成的主从站伪卫星间的误差数据,并通过数据反馈链路以一点多址的广播方式反馈播发到对应的从站伪卫星;

步骤6、各个从站伪卫星按照反馈的误差数据,对其时钟和秒脉冲进行动态实时地补偿和调整,以主站伪卫星的时间为基准,完成各个从站伪卫星与主站伪卫星的时间同步。

6.根据权利要求5所述的一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法,其特征是,步骤2中,在完成系统初始化后,监测站可以任意工作于其中一个监测接收天线上。

7.根据权利要求5所述的一种无线反馈式伪卫星系统时间同步方法,其特征是,还进一步包括如下步骤:

监测站利用主伪卫星和从伪卫星发送的导航信号获得多普勒观测值,并采用星间单差计算出主从站伪卫星间的相对时钟频偏;

采用数据反馈链路将相对时钟频偏以一点多址的广播方式反馈到对应从站伪卫星;

从站伪卫星利用相对时钟频偏对从站伪卫星的钟频进行调整,从而使得从站伪卫星与主站伪卫星的频率一致,以加快时钟同步的进程。