專(zhuān)利名稱(chēng)：一種實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及時(shí)間頻率校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源。
背景技術(shù)：
時(shí)間頻率作為一個(gè)重要的基本物理量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和基礎(chǔ)科學(xué)研究中起著重要的作用。我們今天生活在信息時(shí)代，全球電信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，要保證電信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行要求網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸頻率準(zhǔn)確度高于1X10—11’否則電信網(wǎng)絡(luò)將癱瘓。因此在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中必須使用原子鐘，而且需要用高精度時(shí)間頻率傳遞使這些原子鐘同步。時(shí)間頻率傳遞一直是研究的熱點(diǎn)。過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，人們用無(wú)線電信號(hào)傳播來(lái)進(jìn)行時(shí)間和頻率控制，把時(shí)鐘同步到一個(gè)外部參考時(shí)間上，把振蕩器同步到一個(gè)參考頻率上。被一個(gè)外部參考信號(hào)控制的振蕩器就是我們眾所周知的可馴振蕩器(D0)?，F(xiàn)代大多數(shù)可馴振蕩器逐漸發(fā)展成用GPS衛(wèi)星作為外部參考源。目前時(shí)間頻率在各行各業(yè)中越來(lái)越重要，很多機(jī)構(gòu)都需要使用不同等級(jí)的時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)，但在國(guó)內(nèi)計(jì)量領(lǐng)域僅 有極少數(shù)國(guó)家及行業(yè)計(jì)量機(jī)構(gòu)以外擁有連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間尺度(時(shí)間標(biāo)準(zhǔn))，這造成了不擁有時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的單位對(duì)時(shí)間量值的傳遞工作無(wú)法進(jìn)行，或非法溯源到GPS間的情況，使得我國(guó)的時(shí)間頻率溯源體系還不完整、完善；同時(shí)，雖然頻率標(biāo)準(zhǔn)較容易實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)前一些單位應(yīng)用的原子鐘頻率標(biāo)準(zhǔn)成本過(guò)高，同時(shí)不適合移動(dòng)，溯源不便利。這樣就產(chǎn)生了需求:需要研發(fā)較低成本可實(shí)時(shí)合理溯源到UTC(NM)的高精密時(shí)間頻率源，節(jié)省成本，提高校準(zhǔn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種使任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)室都能很容易的將時(shí)間和頻率溯源到國(guó)際單位制，獲得具有校準(zhǔn)時(shí)間精確度高、可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源，可遠(yuǎn)程、近乎實(shí)時(shí)的獲得由參考端與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)生成的第一時(shí)頻鐘差序列，其中，所述參考端生成N個(gè)時(shí)頻信號(hào)，并根據(jù)所述N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和來(lái)自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)生成第一時(shí)頻鐘差序列，其中，所述N為正整數(shù)。所述時(shí)間頻率源包括:被馴服端，所述被馴服端用于生成待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)，并根據(jù)所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)生成第二時(shí)頻鐘差序列，根據(jù)所述參考端生成的第一時(shí)頻鐘差序列和所述第二時(shí)頻鐘差序列得到參考時(shí)間頻率源的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)之間的第三時(shí)頻鐘差序列，并根據(jù)所述第三時(shí)頻鐘差序列計(jì)算得到相對(duì)頻差序列，再通過(guò)得到的第三時(shí)頻鐘差序列和對(duì)應(yīng)計(jì)算得到的相對(duì)頻差序列對(duì)被馴服端的待校時(shí)鐘進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源，基于衛(wèi)星導(dǎo)航共視技術(shù)，能夠?yàn)樾?zhǔn)和計(jì)量實(shí)驗(yàn)室提供基準(zhǔn)頻標(biāo)和時(shí)標(biāo)，并直接參考UTC(NIM)，使得實(shí)驗(yàn)室很容易把時(shí)間頻率溯源到國(guó)際單位制，客戶(hù)可以獲得標(biāo)準(zhǔn)的頻率和時(shí)間輸出，具有校準(zhǔn)時(shí)間精確度高、可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源還可以具有如下附加的技術(shù)特征:在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述參考端包括:參考時(shí)間頻率源，所述參考時(shí)間頻率源用于生成所述N個(gè)時(shí)頻信號(hào)；第一 GNSS時(shí)頻傳遞模塊，所述第一 GNSS時(shí)頻傳遞模塊用于接收來(lái)自衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)以及接收來(lái)自所述參考時(shí)間頻率源的所述N個(gè)時(shí)頻信號(hào)；以及第一上位機(jī)，所述第一上位機(jī)用于根據(jù)所述參考時(shí)間頻率源的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)生成所述第一時(shí)頻鐘差序列。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述被馴服端包括:待校時(shí)鐘，所述待校時(shí)鐘用于生成所述待校時(shí)鐘的時(shí)頻信號(hào)；第二GNSS時(shí)頻傳遞模塊，所述第二GNSS時(shí)頻傳遞模塊用于接收來(lái)自所述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)以及接收來(lái)自所述待校時(shí)鐘生成的所述N個(gè)時(shí)頻信號(hào)；第二上位機(jī)，所述第二上位 機(jī)用于根據(jù)所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)生成第二時(shí)頻鐘差序列。根據(jù)所述第一時(shí)頻鐘差序列和所述第二時(shí)頻鐘差序列得到所述參考時(shí)間頻率源的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)之間的第三時(shí)頻鐘差序列，并根據(jù)所述第三時(shí)頻鐘差序列計(jì)算得到相對(duì)頻差序列，再通過(guò)得到的第三時(shí)頻鐘差序列和對(duì)應(yīng)計(jì)算得到的相對(duì)頻差序列對(duì)被馴服端的待校時(shí)鐘進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校準(zhǔn)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該時(shí)間頻率源還包括:通訊模塊，所述通訊模塊分別與所述參考端和所述被馴服端相連，用于將所述參考端的第一時(shí)頻鐘差序列發(fā)送至所述被馴服端。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述通訊模塊為FTP模塊。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述被馴服端為一個(gè)或多個(gè)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述待校時(shí)鐘為銣鐘。在本發(fā)明的實(shí)施例中，每相鄰兩個(gè)待校時(shí)鐘的時(shí)頻信號(hào)和每相鄰兩個(gè)參考時(shí)頻信號(hào)均間隔預(yù)設(shè)時(shí)間。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為16min。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述相對(duì)頻差序列與所述第三時(shí)頻鐘差序列之間存在以下關(guān)系:
Af fr - fkef Δ + 1- Δ 廠=1^二-其中，Af為待校時(shí)鐘的時(shí)頻信號(hào)與參考時(shí)頻信號(hào)的頻率之差，為參考時(shí)頻信號(hào)的頻率，fx為待校時(shí)鐘的時(shí)頻信號(hào)的頻率，Ati+1為第i+Ι個(gè)第三時(shí)頻鐘差，Ati為第i個(gè)第三時(shí)頻鐘差，τ為預(yù)設(shè)時(shí)間。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源的結(jié)構(gòu)圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源的共視單顆衛(wèi)星時(shí)的原理圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源的共視多顆衛(wèi)星時(shí)的原理圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源的NMD0-100的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源的NMD0-100的硬件原理 圖6為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源的馴服之前銣鐘與UTC (NIM)時(shí)差變化曲線示意圖；和
圖7為根據(jù)本發(fā)明一 個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源的馴服之后銣鐘與UTC (NIM)時(shí)差變化曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率100，可以遠(yuǎn)程、近乎實(shí)時(shí)的獲得由參考端120與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)生成的第一時(shí)頻鐘差序列。該時(shí)間頻率源100包括:被馴服端110。被馴服端110用于生成待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)，并根據(jù)待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和衛(wèi)星信號(hào)生成第二時(shí)頻鐘差序列，根據(jù)參考端120生成的第一時(shí)頻鐘差序列和第二時(shí)頻鐘差序列得到參考時(shí)間頻率源N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)之間的第三時(shí)頻鐘差序列，并根據(jù)該第三時(shí)頻鐘差序列計(jì)算得到相對(duì)頻差序列，再通過(guò)得到的第三時(shí)頻鐘差序列和對(duì)應(yīng)計(jì)算得到的相對(duì)頻差序列對(duì)被馴服端的待校時(shí)鐘進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校準(zhǔn)。其中，第二時(shí)頻鐘差序列即待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)與衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)頻之差組成的序列。第三時(shí)頻鐘差序列即第二時(shí)頻鐘差序列與第一時(shí)頻鐘差序列之差。相對(duì)頻差序列與第三時(shí)頻鐘差序列之間存在如下關(guān)系:
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源，可遠(yuǎn)程、近乎實(shí)時(shí)的獲得由參考端與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)生成的第一時(shí)頻鐘差序列，其中，所述參考端生成N個(gè)時(shí)頻信號(hào)，并根據(jù)所述N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和來(lái)自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)生成第一時(shí)頻鐘差序列，其中，所述N為正整數(shù)。其特征在于，所述時(shí)間頻率源包括: 被馴服端，所述被馴服端用于生成待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)，并根據(jù)所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)生成第二時(shí)頻鐘差序列，根據(jù)所述參考端生成的第一時(shí)頻鐘差序列和所述第二時(shí)頻鐘差序列得到參考時(shí)間頻率源的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)之間的第三時(shí)頻鐘差序列，并根據(jù)所述第三時(shí)頻鐘差序列計(jì)算得到相對(duì)頻差序列，再通過(guò)得到的第三時(shí)頻鐘差序列和對(duì)應(yīng)計(jì)算得到的相對(duì)頻差序列對(duì)被馴服端的待校時(shí)鐘進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，所述參考端包括: 參考時(shí)間頻率源，所述參考時(shí)間頻率源用于生成所述N個(gè)時(shí)頻信號(hào)； 第一 GNSS時(shí)頻傳遞模塊，所述第一 GNSS時(shí)頻傳遞模塊用于接收來(lái)自衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)以及接收來(lái)自所述參考時(shí)間頻率源的所述N個(gè)時(shí)頻信號(hào)； 第一上位 機(jī)，所述第一上位機(jī)用于根據(jù)所述參考時(shí)間頻率源的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)生成所述第一時(shí)頻鐘差序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，所述被馴服端包括: 待校時(shí)鐘，所述待校時(shí)鐘用于生成所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)； 第二 GNSS時(shí)頻傳遞模塊，所述第二 GNSS時(shí)頻傳遞模塊用于接收來(lái)自所述衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)以及接收來(lái)自所述待校時(shí)鐘生成的所述N個(gè)時(shí)頻信號(hào)； 第二上位機(jī)，所述第二上位機(jī)用于根據(jù)所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述衛(wèi)星信號(hào)生成第二時(shí)頻鐘差序列。根據(jù)所述第一時(shí)頻鐘差序列和所述第二時(shí)頻鐘差序列得到所述參考時(shí)間頻率源的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和所述待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)之間的第三時(shí)頻鐘差序列，并根據(jù)所述第三時(shí)頻鐘差序列計(jì)算得到相對(duì)頻差序列，再通過(guò)得到的第三時(shí)頻鐘差序列和對(duì)應(yīng)計(jì)算得到的相對(duì)頻差序列對(duì)被馴服端的待校時(shí)鐘進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，還包括: 通訊模塊，所述通訊模塊分別與所述參考端和所述被馴服端相連，用于將所述參考端的第一時(shí)頻鐘差序列發(fā)送至所述被馴服端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，所述通訊模塊為FTP模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，所述被馴服端為一個(gè)或多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，所述待校時(shí)鐘為銣鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，每相鄰兩個(gè)待校時(shí)鐘的時(shí)頻信號(hào)和每相鄰兩個(gè)參考時(shí)頻信號(hào)均間隔預(yù)設(shè)時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，所述預(yù)設(shè)時(shí)間為16min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間頻率源，其特征在于，所述相對(duì)頻差序列與所述第三時(shí)頻鐘差序列之間存在以下關(guān)系:
全文摘要
本發(fā)明提出一種實(shí)時(shí)馴服到時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)的高精密時(shí)間頻率源，可遠(yuǎn)程、近乎實(shí)時(shí)的獲得由參考端與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)生成的第一時(shí)頻鐘差序列，包括被馴服端，生成待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)，據(jù)此和衛(wèi)星信號(hào)生成第二時(shí)頻鐘差序列。根據(jù)第一時(shí)頻鐘差序列和第二時(shí)頻鐘差序列得到參考時(shí)間頻率源的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)和待校時(shí)鐘的N個(gè)時(shí)頻信號(hào)之間的第三時(shí)頻鐘差序列，并據(jù)此計(jì)算得到相對(duì)頻差序列，通過(guò)第三時(shí)頻鐘差序列和對(duì)應(yīng)相對(duì)頻差序列對(duì)待校時(shí)鐘進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校準(zhǔn)。本發(fā)明的實(shí)施例能夠使任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)室都很容易的跟蹤參考時(shí)間頻率源(通常為時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)，包括國(guó)家時(shí)間頻率基準(zhǔn))的時(shí)間和頻率性能，把時(shí)間和頻率溯源到國(guó)際單位制，且可靠性、準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度都較高。
文檔編號(hào)G04F5/14GK103226324SQ20131007167
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者梁坤, 王偉波 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院