一种标准时间复现设备时延校准方法及系统

1.本发明涉及时延校准技术领域，特别是涉及一种标准时间复现设备时延校准方法及系统。


背景技术：

2.5g时代，很多用户需要高精度的时间与频率信号，国家授时中心作为中国唯一的标准时间保持单位，拥有世界排名前三的原子钟，近三年来，保持的国家标准时间(utc(ntsc))与协调世界时(utc)之差均小于5ns，国家授时中心是中国时间用户时间溯源的权威部门。
3.随着北斗卫星导航系统覆盖全球，基于北斗卫星导航系统进行授时与时间同步，是目前最热门发展最快的授时手段，国家授时中心开发的基于北斗卫星导航系统的标准时间复现设备，在全球任意地点，均可复现出可溯源到utc(ntsc)的高精度时间频率信号，授时精度小于5ns。
4.作为一款高精度的标准时间复现设备，授时精度在纳秒级，对设备时延的精准标定，是影响授时精度的关键因素之一。影响标准时间复现设备的设备时延因素主要包括接收机时延、设备内部信号延迟和天线电缆延迟，其中天线电缆延迟可以用时间测量设备进行标定，设备内部信号传输时延与接收机时延，如果单独进行校准，既费精力，又提升了用户的成本，特别是对接收机的时延单独进行标定，是一项复杂繁琐高成本的事情。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种标准时间复现设备时延校准方法及系统，节省成本的同时提高校准的精度。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种标准时间复现设备时延校准方法，所述方法包括：
8.获取第一信号到达时刻和第二信号到达时刻；所述第一信号到达时刻为卫星发出的信号到达天线的时刻，所述第二信号到达时刻为所述卫星发出的信号到达目标标准时间复现设备的时刻；所述卫星、所述天线和所述目标标准时间复现设备依次连接；
9.根据所述第一信号到达时刻和所述第二信号到达时刻确定所述目标标准时间复现设备的绝对时延；
10.获取第一设定时段内每秒的国家标准时间和对应的复现时间，得到86400组第一国家标准时间和复现时间；所述复现时间为所述目标标准时间复现设备复现所述第一国家标准时间的时间；所述第一设定时段为24小时；
11.计算每组所述第一国家标准时间和所述复现时间的差，得到86400个第一时间差；
12.获取第一设定时段内每分钟的频率时间、所述卫星的时间和所述国家标准时间，得到1440组频率时间、所述卫星的时间和第二国家标准时间；所述频率时间为所述目标标准时间复现设备的内部频率源的时间；
13.根据每组所述频率时间、所述卫星的时间和所述第二国家标准时间，确定1440个第二时间差；
14.根据所有所述第一时间差和所有所述第二时间差确定所述目标标准时间复现设备的相对时延；
15.根据所述绝对时延和所述相对时延对所述目标标准时间复现设备进行校准。
16.可选地，所述根据每组所述频率时间、所述卫星的时间和所述第二国家标准时间，确定1440个第二时间差，具体包括：
17.计算每组所述频率时间和所述卫星的时间的差，得到1440个第一钟差；
18.计算每组所述第一国家标准时间和所述卫星的时间的差，得到1440个第二钟差；
19.计算每个所述第一钟差与对应的所述第二钟差的差，得到1440个第二时间差。
20.可选地，所述根据所述绝对时延和所述相对时延对所述目标标准时间复现设备进行校准，具体包括：
21.计算所述绝对时延和所述相对时延的和，得到所述目标标准时间复现设备的设备时延；
22.根据所述设备时延对所述目标标准时间复现设备进行校准。
23.可选地，所述相对时延的计算公式为：
[0024][0025]
其中，y表示所述设备时延，i表示第i分钟，取值1～1440，m表示分钟，t
i*60-30
表示当前时刻的前一分钟的中间时刻对应的所述第一时间差，t
i+1
表示所述当前时刻下的所述第二时间差。
[0026]
可选地，所述根据所述第一信号到达时刻和所述第二信号到达时刻确定所述目标标准时间复现设备的绝对时延，具体包括：
[0027]
计算所述第一信号到达时刻和所述第二信号到达时刻的差，作为绝对时间差；
[0028]
将所述绝对时间差确定为所述目标标准时间复现设备的绝对时延。
[0029]
一种标准时间复现设备时延校准系统，所述系统包括：
[0030]
到达时刻获取模块，用于获取第一信号到达时刻和第二信号到达时刻；所述第一信号到达时刻为卫星发出的信号到达天线的时刻，所述第二信号到达时刻为所述卫星发出的信号到达目标标准时间复现设备的时刻；所述卫星、所述天线和所述目标标准时间复现设备依次连接；
[0031]
绝对时延确定模块，用于根据所述第一信号到达时刻和所述第二信号到达时刻确定所述目标标准时间复现设备的绝对时延；
[0032]
第一组时间获取模块，用于获取第一设定时段内每秒的国家标准时间和对应的复现时间，得到86400组第一国家标准时间和所述复现时间；所述复现时间为所述目标标准时间复现设备复现所述第一国家标准时间的时间；所述第一设定时段为24小时；
[0033]
第一时间差确定模块，用于计算每组所述第一国家标准时间和所述复现时间的差，得到86400个第一时间差；
[0034]
第二组时间获取模块，用于获取第一设定时段内每分钟的频率时间、所述卫星的时间和所述国家标准时间，得到1440组频率时间、所述卫星的时间和第二国家标准时间；所
述频率时间为所述目标标准时间复现设备的内部频率源的时间；
[0035]
第二时间差确定模块，用于根据每组所述频率时间、所述卫星的时间和所述第二国家标准时间，确定1440个第二时间差；
[0036]
相对时延确定模块，用于根据所有所述第一时间差和所有所述第二时间差确定所述目标标准时间复现设备的相对时延；
[0037]
校准模块，用于根据所述绝对时延和所述相对时延对所述目标标准时间复现设备进行校准。
[0038]
可选地，所述第二时间差确定模块，具体包括：
[0039]
第一钟差计算单元，用于计算每组所述频率时间和所述卫星的时间的差，得到1440个第一钟差；
[0040]
第二钟差计算单元，用于计算每组所述第一国家标准时间和所述卫星的时间的差，得到1440个第二钟差；
[0041]
第二时间差计算单元，用于计算每个所述第一钟差与对应的所述第二钟差的差，得到1440个第二时间差。
[0042]
可选地，所述校准模块，具体包括：
[0043]
设备时延计算单元，用于计算所述绝对时延和所述相对时延的和，得到所述目标标准时间复现设备的设备时延；
[0044]
校准单元，用于根据所述设备时延对所述目标标准时间复现设备进行校准。
[0045]
可选地，所述相对时延的计算公式为：
[0046][0047]
其中，y表示所述设备时延，i表示第i分钟，取值1～1440，m表示分钟，t
i*60-30
表示当前时刻的前一分钟的中间时刻对应的所述第一时间差，t
i+1
表示所述当前时刻下的所述第二时间差。
[0048]
可选地，所述绝对时延确定模块，具体包括：
[0049]
绝对时间差计算单元，用于计算所述第一信号到达时刻和所述第二信号到达时刻的差，作为绝对时间差；
[0050]
绝对时延确定单元，用于将所述绝对时间差确定为所述目标标准时间复现设备的绝对时延。
[0051]
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0052]
本发明公开了一种标准时间复现设备时延校准方法及系统，方法包括：根据卫星发出的信号到达天线的时刻和到达标准时间复现设备的时刻确定时间复现设备的绝对时延；根据24小时中每秒的国家标准时间和对应的复现时间，得到86400个第一时间差；根据24小时中每分钟的频率时间、卫星的时间和国家标准时间，确定1440组第二时间差；根据所有第一时间差和所有第二时间差确定时间复现设备的相对时延；根据绝对时延和相对时延对时间复现设备进行校准。本发明同时利用绝对时延和相对时延对时间复现设备进行校准，无需设置模拟源等高成本的设备，既节省成本，又提高了校准的精度。
附图说明
[0053]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0054]
图1为本发明实施例提供的标准时间复现设备时延校准方法流程图；
[0055]
图2为本发明实施例提供的标准时间复现设备时延校准系统框图；
[0056]
图3为标准时间复现设备时延校准装置示意图。
[0057]
附图说明：1-卫星，2-天线，3-标准时间复现设备，4-时间间隔测量设备，5-标准时间复现基准设备，6-国家授时中心标准时间主钟，7-计算机。
具体实施方式
[0058]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0059]
本发明的目的是提供一种标准时间复现设备时延校准方法及系统，旨在节省成本的同时提高校准的精度，可应用于时延校准技术领域。
[0060]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0061]
图1为本发明实施例提供的标准时间复现设备时延校准方法流程图。如图1所示，本实施例中的标准时间复现设备时延校准方法，包括：
[0062]
步骤101：获取第一信号到达时刻和第二信号到达时刻；第一信号到达时刻为卫星发出的信号到达天线的时刻，第二信号到达时刻为卫星发出的信号到达目标标准时间复现设备的时刻；卫星、天线和目标标准时间复现设备依次连接。
[0063]
步骤102：根据第一信号到达时刻和第二信号到达时刻确定目标标准时间复现设备的绝对时延。
[0064]
步骤103：获取第一设定时段内每秒的国家标准时间和对应的复现时间，得到86400组第一国家标准时间和复现时间；复现时间为目标标准时间复现设备复现第一国家标准时间的时间；第一设定时段为24小时。
[0065]
步骤104：计算每组第一国家标准时间和复现时间的差，得到86400个第一时间差。
[0066]
步骤105：获取第一设定时段内每分钟的频率时间、卫星的时间和国家标准时间，得到1440组频率时间、卫星的时间和第二国家标准时间；频率时间为目标标准时间复现设备的内部频率源的时间。
[0067]
步骤106：根据每组频率时间、卫星的时间和第二国家标准时间，确定1440个第二时间差。
[0068]
步骤107：根据所有第一时间差和所有第二时间差确定目标标准时间复现设备的相对时延。
[0069]
步骤108：根据绝对时延和相对时延对目标标准时间复现设备进行校准。
[0070]
作为一种可选的实施方式，步骤106，具体包括：
[0071]
计算每组频率时间和卫星的时间的差，得到1440个第一钟差。
[0072]
计算每组第一国家标准时间和卫星的时间的差，得到1440个第二钟差。
[0073]
计算每个第一钟差与对应的第二钟差的差，得到1440个第二时间差。
[0074]
作为一种可选的实施方式，步骤108，具体包括：
[0075]
计算绝对时延和相对时延的和，得到目标标准时间复现设备的设备时延。
[0076]
根据设备时延对目标标准时间复现设备进行校准。
[0077]
作为一种可选的实施方式，相对时延的计算公式为：
[0078][0079]
其中，y表示设备时延，i表示第i分钟，取值1～1440，m表示分钟，t
i*60-30
表示当前时刻的前一分钟的中间时刻对应的第一时间差，t
i+1
表示当前时刻下的第二时间差。
[0080]
作为一种可选的实施方式，步骤102，具体包括：
[0081]
计算第一信号到达时刻和第二信号到达时刻的差，作为绝对时间差。
[0082]
将绝对时间差确定为目标标准时间复现设备的绝对时延。
[0083]
图2为本发明实施例提供的标准时间复现设备时延校准系统框图。如图2所示，本实施例中的标准时间复现设备时延校准系统，包括：
[0084]
到达时刻获取模块201，用于获取第一信号到达时刻和第二信号到达时刻；第一信号到达时刻为卫星发出的信号到达天线的时刻，第二信号到达时刻为卫星发出的信号到达目标标准时间复现设备的时刻；卫星、天线和目标标准时间复现设备依次连接。
[0085]
绝对时延确定模块202，用于根据第一信号到达时刻和第二信号到达时刻确定目标标准时间复现设备的绝对时延。
[0086]
第一组时间获取模块203，用于获取第一设定时段内每秒的国家标准时间和对应的复现时间，得到86400组第一国家标准时间和复现时间；复现时间为目标标准时间复现设备复现第一国家标准时间的时间；第一设定时段为24小时。
[0087]
第一时间差确定模块204，用于计算每组第一国家标准时间和复现时间的差，得到86400个第一时间差。
[0088]
第二组时间获取模块205，用于获取第一设定时段内每分钟的频率时间、卫星的时间和国家标准时间，得到1440组频率时间、卫星的时间和第二国家标准时间；频率时间为目标标准时间复现设备的内部频率源的时间。
[0089]
第二时间差确定模块206，用于根据每组频率时间、卫星的时间和第二国家标准时间，确定1440个第二时间差。
[0090]
相对时延确定模块207，用于根据所有第一时间差和所有第二时间差确定目标标准时间复现设备的相对时延。
[0091]
校准模块208，用于根据绝对时延和相对时延对目标标准时间复现设备进行校准。
[0092]
作为一种可选的实施方式，第二时间差确定模块206，具体包括：
[0093]
第一钟差计算单元，用于计算每组频率时间和卫星的时间的差，得到1440个第一钟差。
[0094]
第二钟差计算单元，用于计算每组第一国家标准时间和卫星的时间的差，得到
1440个第二钟。
[0095]
第二时间差计算单元，用于计算每个第一钟差与对应的第二钟差的差，得到1440个第二时间差。
[0096]
作为一种可选的实施方式，校准模块208，具体包括：
[0097]
设备时延计算单元，用于计算绝对时延和相对时延的和，得到时间复现设备的设备时延。
[0098]
校准单元，用于根据设备时延对时间复现设备进行校准。
[0099]
作为一种可选的实施方式，相对时延的计算公式为：
[0100][0101]
其中，y表示设备时延，i表示第i分钟，取值1～1440，m表示分钟，t
i*60-30
表示当前时刻的前一分钟的中间时刻对应的第一时间差，t
i+1
表示当前时刻下的第二时间差。
[0102]
作为一种可选的实施方式，绝对时延确定模块202，具体包括：
[0103]
绝对时间差计算单元，用于计算第一信号到达时刻和第二信号到达时刻的差，作为绝对时间差。
[0104]
绝对时延确定单元，用于将绝对时间差确定为目标标准时间复现设备的绝对时延。
[0105]
图3为标准时间复现设备3时延校准装置示意图。如图3所示，标准时间复现设备3时延校准装置包括：gnss(global navigation satellite system，全球卫星1导航系统)(以下简称为卫星1)、天线2、标准时间复现设备3、时间间隔测量设备4、标准时间复现基准设备5、国家授时中心标准时间主钟6和计算机7；卫星1、天线2与标准时间复现设备3依次连接，时间间隔测量设备4和国家授时中心标准时间主钟6均与标准时间复现设备3连接，标准时间复现设备3和时间间隔测量设备4均与计算机7连接。
[0106]
标准时间复现设备3时延校准装置的工作流程为：
[0107]
步骤1：绝对时延测定。采用时间间隔测量设备4直接测量天线2到标准时间复现设备3的电缆时间延迟(即为绝对时延)，绝对时延等于卫星1发出的信号到达标准时间复现设备3的时间减去卫星1发出的信号到达天线2的时间。
[0108]
步骤2：相对时延测定。包含标准时间复现设备3内部的信号传输时延和接收机时延，
[0109]
具体测量过程包括：
[0110]
(1)将标准时间复现设备3复现出的时间信号接到时间间隔测量设备4的开门端(图3中的接入时间间隔测量设备4的标准时间复现设备3输出的1pps信号)，将国家标准时间(utc(ntsc)，即国家授时中心保持的北京时间)接到时间间隔测量设备4的关门端(图3中的接入时间间隔测量设备4的utc(ntsc)主钟的1pps)，计算utc(ntsc)与标准时间复现设备3复现出的时间信号的时间差作为第一时间差，用计算机7采集24小时的第一时间差，每秒一组第一时间差数据，共86400组第一时间差数据。
[0111]
(2)标准时间复现设备3运行时，基于北斗卫星1导航系统进行时间比对，标准时间复现设备3计算出其内部频率源与卫星1系统的钟差，作为第一钟差，在utc(ntsc)产生地的标准时间基准设备计算出utc(ntsc)与卫星1系统的钟差，作为第二钟差，对同时间段内第
一钟差和第二钟差作差，就得到了标准时间复现设备3内部频率源与utc(ntsc)的钟差，作为第二时间差(不能直接计算第二时间差，因为标准时间复现设备3与utc(ntsc)在两个不同的地方，不同的地方，计算他们之间的钟差，就需要上述过程)，用计算机7记录24小时的第二时间差，每分钟一组第二时间差数据，共1440组第二时间差数据。
[0112]
步骤3：相对时延的计算。按照步骤2对相对时延的测定，得到了标准时间复现设备3复现的时间信号与utc(ntsc)的时差(第一时间差)，记为t1,t2,t3…
tn,n≥86400，n为秒，该时差序列为大于86400秒的序列，同时通过卫星1共视技术得到了标准时间复现设备3内部频率源与utc(ntsc)的钟差(第二时间差)，记为t1,t2,t3…
tm,m≥1440，m为分钟，该钟差序列为大于1440分钟的序列。由于用时间间隔测量设备4测得的第一时间差是每秒一组数据，而标准时间复现设备3计算的第二时间差是每分钟一组数据，另外，标准时间复现设备3计算两地钟差(第二时间差)是事后处理且最小间隔是1分钟，所以，由上述第一时间差与第二时间差差两组数据计算标准时间复现设备3的设备时延公式如下：
[0113][0114]
其中，y表示设备时延，i表示第i分钟，取值1～1440，m表示分钟，t
i*60-30
表示当前时刻的前一分钟的中间时刻对应的第一时间差(若当前时刻为一点十分，则指的是一点零九分三十秒时的标准时间复现设备3复现的时间信号与utc(ntsc)的时差)，t
i+1
表示当前时刻下的第二时间差。
[0115]
步骤4：通过步骤1的测定确定了标准时间复现设备3的绝对时延，通过步骤2和步骤3测定计算确定了标准时间复现设备3的相对时延，这两部分相加，从而确定标准时间复现设备3的设备时延。
[0116]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0117]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。