本發(fā)明涉及到一種時(shí)間同步方法，尤其涉及到一種用于無線通信系統(tǒng)的時(shí)間同步方法。

背景技術(shù)：

時(shí)間信息在現(xiàn)代電子信息社會(huì)尤為重要，而時(shí)間同步則是一些電子信息產(chǎn)品能夠正常工作的必要前提，目前廣泛使用的時(shí)間同步方法中包括通過接收衛(wèi)星發(fā)送的授時(shí)信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一授時(shí)。

然而，傳統(tǒng)通過正常授時(shí)系統(tǒng)完成時(shí)間同步，例如通過接收衛(wèi)星發(fā)送的授時(shí)信號(hào)進(jìn)行的時(shí)間同步，其中，由于衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)經(jīng)過了遠(yuǎn)距離傳輸才到達(dá)待授時(shí)設(shè)備，該信號(hào)已衰減為極其微弱，即使通過擴(kuò)頻調(diào)制等手段可對(duì)授時(shí)信號(hào)進(jìn)行增益放大，但由于授時(shí)信號(hào)的工作頻段范圍相對(duì)固定，若所處電磁環(huán)境惡劣或室內(nèi)、隧道等情況下，則極有可能無法完成時(shí)間同步。

為此，需要一種在無法通過正常授時(shí)系統(tǒng)完成時(shí)間同步時(shí)，如電磁環(huán)境惡劣或室內(nèi)、隧道等情況下仍能進(jìn)行時(shí)間同步的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在解決上述問題，即，提供一種在無法通過正常授時(shí)系統(tǒng)完成時(shí)間同步時(shí)，仍能進(jìn)行時(shí)間同步的方法。并且，為了提高授時(shí)精度，還可結(jié)合距離信息對(duì)傳輸延時(shí)產(chǎn)生時(shí)間誤差加以修正，使時(shí)間同步精度達(dá)到微秒級(jí)。

上述方法尤其應(yīng)用于電磁環(huán)境惡劣或室內(nèi)、隧道等情況下的無線時(shí)間同步。

具體地，本發(fā)明一種時(shí)間同步方法，其特征在于，包括如下步驟：

當(dāng)平臺(tái)B的接收機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)無法通過正常授時(shí)系統(tǒng)完成時(shí)間同步時(shí)，平臺(tái)B向平臺(tái)A發(fā)送時(shí)間同步請(qǐng)求，請(qǐng)求平臺(tái)A對(duì)其授時(shí)；

平臺(tái)A收到時(shí)間同步請(qǐng)求后，首先與正常授時(shí)系統(tǒng)完成進(jìn)行時(shí)間同步；

平臺(tái)A與正常授時(shí)系統(tǒng)完成時(shí)間同步后，向平臺(tái)B發(fā)送時(shí)間同步信息；

平臺(tái)B接收到時(shí)間同步信息后，利用該信息進(jìn)行時(shí)間同步。

特別地，在上述方法中，所述平臺(tái)A與所述平臺(tái)B之間的通信為無線通信。

特別地，在上述方法中，所述平臺(tái)A與所述平臺(tái)B之間的通信在加密信道上完成。

特別地，在上述方法中，所述平臺(tái)A與所述平臺(tái)B之間的時(shí)間同步按照時(shí)間同步協(xié)議來完成。

特別地，在上述方法中，所述正常授時(shí)系統(tǒng)為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

特別地，在上述方法中，所述平臺(tái)A與所述平臺(tái)B之間的無線通信經(jīng)過了擴(kuò)頻和/或調(diào)制處理；

特別地，在上述方法中，所述平臺(tái)A與所述平臺(tái)B之間的無線通信經(jīng)過了跳頻和/或調(diào)制處理；

特別地，在上述方法中，所述平臺(tái)A向所述平臺(tái)B發(fā)送的時(shí)間同步信息中包含有延時(shí)修正信息；

特別地，在上述方法中，所述平臺(tái)A向所述平臺(tái)B發(fā)送的時(shí)間同步信息在一個(gè)秒脈沖的上升沿發(fā)出；

特別地，在上述方法中，所述延時(shí)修正信息中包含所述平臺(tái)A與所述平臺(tái)B之間的距離信息d_AB。

特別地，在上述方法中，平臺(tái)B接收到包含距離信息d_AB的時(shí)間同步信息后，首先計(jì)算出信息延時(shí)時(shí)間其中c為電磁波在空氣中的傳輸速度，之后利用t_AB計(jì)算出下一秒脈沖的位置，并在下一秒脈沖的上升沿出現(xiàn)的位置實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。

上述方法在無法通過正常授時(shí)系統(tǒng)完成時(shí)間同步時(shí)，仍能進(jìn)行時(shí)間同步。尤其是對(duì)于采用無線授時(shí)的情況下，當(dāng)電磁環(huán)境惡劣或待授時(shí)裝置處于室內(nèi)、隧道等情況下時(shí)，也能進(jìn)行時(shí)間同步。

并且，通過利用距離信息對(duì)授時(shí)信息延遲的修正，可以使時(shí)間同步達(dá)到毫秒的精度。

附圖說明

圖1示出了在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)授時(shí)的原理圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的待授時(shí)節(jié)點(diǎn)和授時(shí)節(jié)點(diǎn)之間交互的時(shí)序圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的利用距離信息修正同步誤差的交互時(shí)序圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的利用距離信息修正同步誤差的脈沖關(guān)系；

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明中，授時(shí)系統(tǒng)為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS，GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System)，它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國的WAAS(廣域增強(qiáng)系統(tǒng))、歐洲的EGNOS(歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng))和日本的MSAS(多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng))等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。其中，任意一個(gè)授時(shí)系統(tǒng)均可作為本發(fā)明實(shí)施例中的正常授時(shí)系統(tǒng)。

如圖1中所示出的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中平臺(tái)A能夠通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)完成授時(shí)。而平臺(tái)B處于電磁環(huán)境惡劣或待授時(shí)裝置處于室內(nèi)、隧道等情況下，平臺(tái)B不具有與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行授時(shí)能力。

在上述情況下，采用本發(fā)明的方法仍然可以對(duì)平臺(tái)B進(jìn)行時(shí)間同步并進(jìn)行高精度授時(shí)：

首先，由于受到干擾或不具備衛(wèi)星授時(shí)能力，平臺(tái)B在一定時(shí)間內(nèi)無法與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)通信，因而不能完成正常的時(shí)間同步，這時(shí)，平臺(tái)B按照約定的授時(shí)協(xié)議向平臺(tái)A發(fā)送時(shí)間同步請(qǐng)求，請(qǐng)求平臺(tái)A對(duì)其進(jìn)行授時(shí)；

平臺(tái)A在收到來自平臺(tái)B的時(shí)間同步請(qǐng)求后，首先與正常授時(shí)系統(tǒng)，即北斗系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步；

在平臺(tái)A與北斗系統(tǒng)完成時(shí)間同步后，將所獲得的授時(shí)信息按照約定的授時(shí)協(xié)議置入授時(shí)響應(yīng)信息中，并發(fā)送給平臺(tái)B；

平臺(tái)B接收到平臺(tái)A發(fā)回的授時(shí)響應(yīng)信息，利用其中的時(shí)間同步信息進(jìn)行時(shí)間同步。

這樣，即使平臺(tái)B處的干擾信號(hào)覆蓋該工作頻段時(shí)或受到干擾、隧道導(dǎo)致授時(shí)能力弱的情況，平臺(tái)B仍然能與正常的授時(shí)系統(tǒng)-北斗系統(tǒng)做時(shí)間同步。甚至不具備授時(shí)能力(不具備相應(yīng)的硬件或軟件)的平臺(tái)B仍然可以通過該方案進(jìn)行高精度的授時(shí)。

在上述實(shí)施例中，平臺(tái)A和平臺(tái)B之間的通信可以是有線通信也可以是無線通信。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施中，所述時(shí)間同步的通信為無線通信。

為了保證上述平臺(tái)A和平臺(tái)B在無線信道上傳輸?shù)臅r(shí)間同步信號(hào)有足夠的抗干擾能力，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施中，對(duì)所述時(shí)間同步信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，然后調(diào)制到合適的波段上，再發(fā)向?qū)Ψ健Ｔ诹硗獾囊恍┣闆r中，也可以選擇將所述時(shí)間同步信號(hào)進(jìn)行跳頻，然后再發(fā)送，這樣，對(duì)于限帶的噪聲信號(hào)，其具有很好的抗干擾能力。

在某些應(yīng)用場(chǎng)景中，所述時(shí)間同步信息是需要保密的，如武器系統(tǒng)，因而，在另外一個(gè)實(shí)施例中，上述平臺(tái)A和平臺(tái)B之間的時(shí)間同步通信是在加密信道上進(jìn)行的。

為了更清楚地說明上述同步方法，在圖2中示出了一個(gè)典型實(shí)施例中的交互過程。

首先，平臺(tái)B向平臺(tái)A發(fā)送時(shí)間同步請(qǐng)求消息；

平臺(tái)A在收到來自平臺(tái)B的時(shí)間同步請(qǐng)求消息后，首先與北斗系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步；

北斗系統(tǒng)收到平臺(tái)A的授時(shí)請(qǐng)求后，向平臺(tái)A發(fā)送授時(shí)消息；

平臺(tái)A收到來自北斗系統(tǒng)的授時(shí)消息后，向平臺(tái)B發(fā)送時(shí)間同步消息；

平臺(tái)B接收到平臺(tái)A的同步響應(yīng)消息后，利用該信息進(jìn)行時(shí)間同步。

在一些時(shí)間精度要求很高的應(yīng)用場(chǎng)景中，時(shí)間同步信號(hào)的傳輸延遲也必須加以考慮。在本發(fā)明中，可以結(jié)合距離信息對(duì)同步信號(hào)的傳輸延遲加以修正，使得同步精度達(dá)到微秒級(jí)。

在一個(gè)結(jié)合距離信息對(duì)同步信號(hào)的傳輸延遲加以修正的實(shí)施例中，時(shí)間同步的步驟如圖3所示：

首先，平臺(tái)B向平臺(tái)A發(fā)送時(shí)間同步請(qǐng)求消息；

平臺(tái)A在收到來自平臺(tái)B的時(shí)間同步請(qǐng)求消息后，首先與北斗系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間同步；

北斗系統(tǒng)收到平臺(tái)A的授時(shí)請(qǐng)求后，向平臺(tái)A發(fā)送授時(shí)消息；

平臺(tái)A收到來自北斗系統(tǒng)的授時(shí)消息后，在一個(gè)秒脈沖的上升沿，向平臺(tái)B發(fā)送時(shí)間同步消息；

平臺(tái)B接收到平臺(tái)A的同步響應(yīng)消息后，

首先利用平臺(tái)A和平臺(tái)B之間的距離信息d_AB計(jì)算出同步消息延遲的時(shí)間其中c為電磁波在空氣中的傳輸速度；

然后，平臺(tái)B利用同步消息延遲的時(shí)間t_AB計(jì)算出下一秒脈沖的位置1-t_AB；

之后，平臺(tái)B在下一秒脈沖的上升沿出現(xiàn)的位置實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。

其中各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的關(guān)系如圖4所示，其中：

平臺(tái)A在一個(gè)秒脈沖的上升沿t1向平臺(tái)B發(fā)送時(shí)間同步消息；

由于傳輸?shù)难訒r(shí)t_D，平臺(tái)B在延遲t_D后的時(shí)刻t1’收到該時(shí)間同步消息；

利用距離信息d_AB計(jì)算出同步消息延遲的時(shí)間并計(jì)算出下一秒脈沖的位置1-t_AB；

由于考慮了延遲，算出的下一秒脈沖的位置t'₂＝1-t_AB更加接近平臺(tái)A的下一秒脈沖的上升沿t2，因而在該點(diǎn)同步后，可以減少平臺(tái)B與平臺(tái)A的誤差。

上面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)該知道的是，上述實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，而僅僅是示例性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求所限定，并且只要不脫離本發(fā)明的思想，本說明書和權(quán)利要求中所記載的技術(shù)方案的任何組合及其等效替換都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。