一种基于卫星共视和PPP的高精度时间同步装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种基于卫星共视和PPP的高精度时间同步装置，由GNSS天线、GNSS接收单元、卫星共视时间传递单元、PPP时间传递单元、卫星单向授时时间传递单元、外部有线时间传递单元、时间产生单元、时频校准单元和守时单元组成；还公开了用于主站和一个/多个从站的时间同步方法，本发明专利技术采用PPP、卫星共视、卫星单向授时等多种时间传递技术，几种时间传递技术相互备份，具有自动时间源选择功能，按照一定的优先级选择主参考时间源；本发明专利技术具有内生时间源，在外部时间源不可用时，提供高精度、高可靠时间；本发明专利技术时间同步装置提供多种对时信号输出，支持不同用时终端的对时需求，很好的对各种需要对时的设备进行全覆盖，使对时组网更加简单方便。简单方便。简单方便。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星共视和PPP的高精度时间同步装置及方法


[0001]本专利技术专利属于时间同步
，涉及一种基于卫星共视和PPP的高精度时间同步装置，以及时间同步方法。

技术介绍

[0002]高精度时间同步装置应用广泛，如智能电网、车联网、移动通信（5G）、无人机等领域都需要统一的高精度标准时间。采用基于卫星共视和精密单点定位（PPP）的时间传递技术，实现高精度时间同步，可为上述领域的各种用时终端建立统一的高精度标准时间、提供高精度的授时服务。
[0003]卫星共视法时间传递技术，具有成本适中、精度较高的优势，是性价比较高的远距离时间传递技术；PPP时间传递技术，具有精度高、覆盖范围广、成本低、灵活的优点。上述两种时间传递技术广泛应用于时间比对、时间同步、时频基准建立与维持等领域。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术提出了一种基于卫星共视和PPP的高精度时间同步装置。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于卫星共视和PPP的高精度时间同步装置，包括连接GNSS天线的GNSS接收单元和分别与GNSS接收单元连接的卫星共视时间传递单元、PPP时间传递单元、卫星单向授时时间传递单元，还包括外部有线时间传递单元和分别与外部有线时间传递单元连接的时间产生单元、时频校准单元、守时单元，所述的时频校准单元同时与卫星共视时间传递单元、PPP时间传递单元、卫星单向授时时间传递单元、外部有线时间传递单元、时间产生单元、守时单元连接，所述的守时单元同时与GNSS接收单元、卫星共视时间传递单元、PPP时间传递单元、卫星单向授时时间传递单元和时间产生单元连接，所述的卫星共视时间传递单元、PPP时间传递单元、卫星单向授时时间传递单元分别包含共视时差解算单元、PPP实时时差解算单元和单向授时时差解算单元，所述的共视时差解算单元和PPP实时时差解算单元分别通过时间溯源时差解算单元连接时频校准单元。
[0006]本专利技术还提出了一种基于卫星共视和PPP的高精度时间同步方法，用于主站（A站）和一个或多个从站（B站，C站，
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）之间的时间同步，包括如下步骤：（一）GNSS天线接收GNSS信号并输出到GNSS接收单元；（二）GNSS接收单元根据GNSS信号获得原始的伪距及载波相位观测数据和GNSS广播的卫星精密轨道、钟差数据的改正信息，并生成1PPS信号并分别输出至共视时差解算单元、PPP实时时差解算单元和单向授时时差解算单元；（三）卫星共视时间传递单元根据原始的伪距及载波相位观测数据、GNSS接收单元的1PPS信号和本地1PPS信号进行共视实时时差解算，再进行溯源时差解算，输出溯源时差信息到时频校准单元；（四）PPP时间传递单元根据GNSS广播的卫星精密轨道、钟差数据的改正信息计算
出卫星精密轨道和钟差，再根据卫星的精密轨道、钟差、原始的伪距及载波相位观测数据、GNSS接收单元的1PPS信号和本地1PPS信号进行PPP实时时差解算，解算出本地基准时间源和GNSS系统时间之间的时差，再进行溯源时差解算，输出溯源时差信息到时频校准单元；（五）卫星单向授时时间传递单元根据原始的伪距及载波相位观测数据和GNSS接收单元的1PPS信号和本地1PPS信号进行GNSS实时时差解算，解算出GNSS实时时差并输出到时频校准单元；（六）外部有线时间传递单元在GNSS系统不可用时按照一定的优先级在包含1PPS、IRIG
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B_AC码、PTP、IRIG
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B_DC码、NTP等参考时间源信号中选择1个作为本专利技术时间同步装置的主参考时间源，其他作为备份参考时间源，根据主参考时间源的时间信息恢复出1PPS信号，实时测算恢复出的1PPS与本地1PPS信号的时差，并输出到时频校准单元；（七）时间产生单元以守时单元提供的10MHz参考时钟信号和时频校准单元输出的本地时间信息为基准，产生本地1PPS信号并将本地1PPS信号输出到卫星共视时间传递单元、PPP时间传递单元、卫星单向授时时间传递单元和外部有线时间传递单元，同时输出包含1PPS、TOD、IRIG
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B_AC码、IRIG
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B_DC码、NTP、PTP等时间信号对外部用时终端授时；（八）时频校准单元按照一定的优先级选择卫星共视时间传递单元、PPP时间传递单元、卫星单向授时时间传递单元、外部有线时间传递单元输出的实时时差信息，根据时差信息校准本地时间信息并输出至时间产生单元，时频校准单元还根据时差信息校准守时单元输出的10MHz参考时钟信号；（九）守时单元分别为GNSS接收单元、卫星共视时间传递单元、PPP时间传递单元、卫星单向授时时间传递单元、外部有线时间传递单元、时间产生单元和时频校准单元提供高性能的10MHz参考时钟信号，并为本专利技术装置的外部用时终端提供10MHz参考时钟信号，根据时频校准单元校准守时单元的10MHz参考时钟频率，提高本专利技术装置的输出10MHz参考时钟信号的频率准确度；守时单元在外部时间源不可用的情况下，通过守时单元内置的高性能原子钟持续提供高精度时间输出。
[0007]进一步，所述的步骤（三）中主站的卫星共视时间传递单元的共视时差解算单元根据原始伪距观测数据、本地基准时间源和GNSS接收单元的1PPS信号之间的时差进行时差解算得到主站（A站）的基准时间源和GNSS系统时间之间时差；同理从站（B站）的卫星共视时间传递单元的共视时差解算单元可解算出从站的基准时间源（守时单元）和GNSS系统时间之间时差；并输出至时间溯源时差解算单元，从站的时间溯源时差解算单元通过网络通信链路获取主站基准时间源与GNSS系统时间之间时差，再根据本地（B站）基准时间源和GNSS系统时间之间时差，解算出从站守时单元与主站基准时间源之间的时差，并输时差信息出至时频校准单元，时频校准单元根据时差信息校准本地时间信息并输出至时间产生单元，时频校准单元同时根据时差信息校准守时单元输出10MHz参考时钟信号，从站的时间产生单元根据10MHz参考时钟信号和本地时间信息，输出1PPS、TOD、IRIG
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B_AC码、IRIG
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B_DC码、NTP、PTP等时间信号对外部用时终端授时。
[0008]再进一步，所述的步骤（四）中主站的PPP时间传递单元的PPP实时时差解算单元根据GNSS广播的卫星精密轨道和钟差数据的改正信息计算出卫星精密轨道和钟差，再根据卫星的精密轨道、钟差、原始的伪距及载波相位观测数据、GNSS接收单元的1PPS信号和本地1PPS信号进行PPP实时时差解算，解算出主站（A站）基准时间源和GNSS系统时间之间的时
差；同理从站（B站）的PPP时间传递单元的PPP实时时差解算单元可解算出从站基准时间源（守时单元）和GNSS系统时间之间的时差，并输出至时间溯源时差解算单元，从站（B站）的时间溯源时差解算单元在网络通信链路畅通时通过网络通信链路获取主站基准时间源与GNSS系统时间之间的时差，并根据本地（B站）基准时间源（守时单元）和GNSS系统时间之间的时差，解算出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星共视和PPP的高精度时间同步装置，其特征在于：包括连接GNSS天线（1）的GNSS接收单元（2）和分别与GNSS接收单元（2）连接的卫星共视时间传递单元（3）、PPP时间传递单元（4）、卫星单向授时时间传递单元（5），还包括外部有线时间传递单元（6）和分别与外部有线时间传递单元（6）连接的时间产生单元（7）、时频校准单元（8）、守时单元（9），所述的时频校准单元（8）同时与卫星共视时间传递单元（3）、PPP时间传递单元（4）、卫星单向授时时间传递单元（5）、外部有线时间传递单元（6）、时间产生单元（7）、守时单元（9）连接，所述的守时单元（9）同时与GNSS接收单元（2）、卫星共视时间传递单元（3）、PPP时间传递单元（4）、卫星单向授时时间传递单元（5）和时间产生单元（7）连接，所述的卫星共视时间传递单元（3）、PPP时间传递单元（4）、卫星单向授时时间传递单元（5）分别包含共视时差解算单元（103）、PPP实时时差解算单元（104）和单向授时时差解算单元（105），所述的共视时差解算单元（103）和PPP实时时差解算单元（104）分别通过时间溯源时差解算单元连接时频校准单元（8）。2.一种高精度时间同步方法，用于一个作为主站的如权利要求1所述的同步装置和一个或多个作为从站的同步装置，其特征在于，包括如下步骤：（一）GNSS天线（1）接收GNSS信号并输出到GNSS接收单元（2）；（二）GNSS接收单元（2）根据GNSS信号获得原始的伪距及载波相位观测数据和GNSS广播的卫星精密轨道、钟差数据的改正信息，生成1PPS信号并分别输出至共视时差解算单元（103）、PPP实时时差解算单元（104）和单向授时时差解算单元（105）；（三）卫星共视时间传递单元（3）根据原始的伪距及载波相位观测数据、GNSS接收单元（2）的1PPS信号和本地1PPS信号进行共视实时时差解算，再进行溯源时差解算，输出溯源时差信息到时频校准单元（8）；（四）PPP时间传递单元（4）根据GNSS广播的卫星精密轨道和钟差数据的改正信息计算出卫星精密轨道和钟差，再根据卫星的精密轨道、钟差、原始的伪距及载波相位观测数据、GNSS接收单元（2）的1PPS信号和本地1PPS信号进行PPP实时时差解算，解算出本地基准时间源和GNSS系统时间之间的时差，再进行溯源时差解算，输出溯源时差信息到时频校准单元（8）；（五）卫星单向授时时间传递单元（5）根据原始的伪距及载波相位观测数据和GNSS接收单元（2）的1PPS信号和本地1PPS信号进行GNSS实时时差解算，解算出GNSS实时时差并输出到时频校准单元（8）；（六）外部有线时间传递单元（6）在GNSS系统不可用时，按照一定的优先级在多个外部有线参考时间源信号中选择主参考时间源，根据主参考时间源的时间信息恢复出1PPS信号，实时测算恢复出的1PPS与本地1PPS信号的时差，并输出到时频校准单元（8）；（七）时间产生单元（7）以守时单元（9）提供的10MHz参考时钟信号和时频校准单元（8）输出的本地时间信息为基准，产生本地1PPS信号输出到卫星共视时间传递单元（3）、PPP时间传递单元（4）、卫星单向授时时间传递单元（5）和外部有线时间传递单元（6），同时输出包含1PPS、TOD、IRIG
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B_AC码、IRIG
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B_DC码、NTP、PTP的时间信号对外部用时终端授时；（八）时频校准单元（8）按照一定的优先级选择卫星共视时间传递单元（3）、PPP时间传递单元（4）、卫星单向授时时间传递单元（5）、外部有线时间传递单元（6）输出的实时时差信息，根据时差信息校准本地时间并输出至时间产生单元（7），时频校准单元（8）还根据时差
信息校准守时单元（9）输出的10MHz参考时钟信号；（九）守时单元（9）分别为G...

【专利技术属性】
技术研发人员：田传帮，杨晚晴，刘岸杰，干戈，李涛，
申请(专利权)人：武汉华中天纬测控有限公司，
类型：发明
国别省市：