一种动态场景下的双向时间同步系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种动态场景下的双向时间同步系统，包括进行时间同步信号双向传递的第一移动目标和第二移动目标，第一移动目标和第二移动目标之间无线通信连接，所述时间同步信号包括第一信号和第二信号，第一信号早于第二信号；第一移动目标包括解码模块、编码模块、时间间隔测量模块、钟差计算模块、距离计算模块和位置传感器。本实用新型专利技术通过位置传感器和距离计算模块的设置使得两个移动目标之间的双向路径传输延迟可计算得出，从而克服了双向时间传递过程中的路径非对称性问题，同时结合移动目标之间的无线通信连接，实现了精度高、灵活性强以及便捷性高的动态场景下近距离移动目标之间的双向时间同步系统。移动目标之间的双向时间同步系统。移动目标之间的双向时间同步系统。

【技术实现步骤摘要】
一种动态场景下的双向时间同步系统


[0001]本技术属于时间同步
，具体涉及一种动态场景下的双向时间同步系统。

技术介绍

[0002]高精度的时间同步技术在导航定位、信息传输与交换、科学研究等方面具有重大应用价值。两个目标之间的时间同步是指通过一定的软硬件处理，使得两站之间的时间差逼近于零，主要有单向和双向两大类技术方案。单向时间同步，即主站将参考脉冲传递给从站，将扣除路径延迟后的时间作为从站的同步时间，此种技术方案精度较低，并且受环境因素影响较大。双向时间同步则在一定程度上克服了路径延迟误差，达到了很高的同步精度。常见的双向时间同步包括基于导航卫星的双向时间同步、光纤双向时间同步、自由空间激光或微波双向时间同步等。双向时间同步技术主要实现方式为：通过硬件编码的方式将目标A的参考脉冲编码后，目标A的参考脉冲将以硬件时间戳的形式标记在待传输至目标B的时间同步信号上，目标B同样基于硬件时间戳技术对该时间戳进行解码，然后根据时延值及相应的路径延迟参数获取两个目标之间的钟差，目标A根据该钟差调整其本地时钟至与目标B的本地时钟同步，和/或，目标B根据该钟差调整其本地时钟至与目标A的本地时钟同步。在多节点的通信网络中，硬件时间戳技术还需要结合特定的时间同步协议，如IEEE 1588协议、白兔时间协议等，才能完成相应的功能。
[0003]基于导航卫星的双向时间同步技术的研究和应用主要集中在针对地面大型的静止目标，例如某些观测站、实验室和大科学装置等，且能够达到纳秒级的同步精度、灵活方便以及作用距离长，但是该技术存在一定的系统误差，包括卫星运动引起的到达时间误差、地球运动引起的传输路径不对称误差以及环境因素引起的延迟漂移等，这些因素会造成高达十几纳秒的误差，对于可靠性要求较高的场合此方案存在安全隐患，并且对于动态场景，两个需进行时间同步的移动目标之间存在复杂的相对运动，上行链路和下行链路的不对称性限制了该技术的应用。
[0004]基于自由空间的激光或微波双向时间同步技术的灵活性较高，但是时间同步的距离有限。同时，采用红外激光作为介质，两个目标之间需严格的进行实时准直，若准直失败，那么光路就会发生偏斜，从而导致无法获取信号，最终时间同步失败，可见，在动态场景下基于红外激光的自由空间双向时间同步技术受到了限制；采用微波信号作为介质，两个目标之间均无法感知对方的位置信息，在动态场景下，两个目标之间的相对运动造成的传输路径不对称性无法消除，可见，在动态场景下现有基于微波信号的自由空间双向时间同步技术也受到了限制。
[0005]光纤双向时间同步技术大多应用于长距离和超长距离的目标间的时间同步，例如在城域、洲际间进行科学实验、长基线干涉应用等，而且目标基本为静态目标，该技术整体成本较高，不适合作为一般目标的应用解决方案，且灵活性较差。可见，在动态场景下光纤双向时间同步技术也受到了限制。
[0006]有鉴于此，在动态场景下的移动目标间的双向时间同步方案亟待提出。

技术实现思路

[0007]本技术的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种动态场景下的双向时间同步系统。
[0008]本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0009]一种动态场景下的双向时间同步系统，包括进行时间同步信号双向传递的第一移动目标和第二移动目标，第一移动目标和第二移动目标之间无线通信连接，所述时间同步信号包括第一信号和第二信号，第一信号早于第二信号；第一移动目标包括解码模块、编码模块、时间间隔测量模块、钟差计算模块、距离计算模块和位置传感器；
[0010]解码模块用于接收第二移动目标发送的第一信号和第二信号，第二移动目标发送的第一信号包含有第一位置戳和第二移动目标的时间戳，第二移动目标发送的第二信号包含有第二位置戳和第一时延值，解码模块对第一位置戳进行解码后得到第一坐标、对第二位置戳进行解码后得到第二坐标、对第二移动目标的时间戳进行解码后得到第二参考脉冲以及对第一时延值进行解码，并将第一坐标和第二坐标发送至距离计算模块、将第二参考脉冲发送至时间间隔测量模块以及将解码后的第一时延值发送至钟差计算模块；
[0011]其中，第一坐标为第二移动目标发送第一信号时的位置坐标，第二坐标为第二移动目标接收到第一移动目标发送的第一信号时的位置坐标，第一时延值为第一移动目标的时间戳到达第二移动目标时发生的延迟，第一移动目标的时间戳由编码模块根据第一移动目标的参考脉冲生成；
[0012]时间间隔测量模块用于测量第一移动目标的参考脉冲与第二参考脉冲之间的时间间隔后得到第二时延值，并将第二时延值发送至钟差计算模块；
[0013]位置传感器用于测量第三坐标和第四坐标，并将第三坐标和第四坐标发送至距离计算模块，所述第三坐标为第一移动目标发送第一信号时的位置坐标，第四坐标为第一移动目标接收到第二移动目标发送的第一信号时的位置坐标；
[0014]距离计算模块用于根据第三坐标和第二坐标计算得到第一距离值，以及根据第一坐标和第四坐标计算得到第二距离值，并将第一距离值和第二距离值发送至钟差计算模块，第一距离值为第一移动目标发送的第一信号传输至第二移动目标的路径距离值，第二距离值为第二移动目标发送的第一信号传输至第一移动目标的路径距离值；
[0015]钟差计算模块用于根据第一时延值、第二时延值、第一距离值和第二距离值计算得到第一移动目标与第二移动目标之间的钟差。
[0016]优选地，所述第一移动目标还包括本地时钟模块、调制模块、解调模块和无线通信模块；
[0017]所述本地时钟模块用于输出第一移动目标的参考脉冲，并将该参考脉冲发送至编码模块；所述时间间隔测量模块还用于将所述第二时延值发送至编码模块；
[0018]所述编码模块用于根据第一移动目标的参考脉冲生成第一移动目标的时间戳，并将第一
[0019]移动目标的时间戳发送至调制模块；
[0020]所述编码模块还用于接收位置传感器发送的第三坐标和第四坐标，并对所述第三
坐标进
[0021]行编码，编码后得到第三位置戳，以及对所述第四坐标进行编码，编码后得到第四位置戳，然后将第三位置戳和第四位置戳发送至调制模块；
[0022]所述编码模块还用于接收第二时延值，并对所述第二时延值进行编码，然后将编码后的第二时延值发送至调制模块；
[0023]所述调制模块用于接收第一移动目标的时间戳、编码后的第二时延值、第三位置戳和第四位置戳，并对第一移动目标的时间戳和第三位置戳进行载波调制，调制后生成第一移动目标的第一信号，以及对编码后的第二时延值和第四位置戳进行载波调制，调制后生成第一移动目标的第二信号，并将该第一信号和该第二信号发送至无线通信模块；
[0024]所述无线通信模块用于将第一移动目标的第一信号和第二信号发送至第二移动目标，以及接收第二移动目标发送的第一信号和第二信号，并将第二移动目标发送的第一信号和第二信号发送至所述解调模块；
[0025]所述解调模块用于对第二移动目标发送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态场景下的双向时间同步系统，其特征在于，包括进行时间同步信号双向传递的第一移动目标和第二移动目标，第一移动目标和第二移动目标之间无线通信连接，所述时间同步信号包括第一信号和第二信号，第一信号早于第二信号；第一移动目标包括解码模块、编码模块、时间间隔测量模块、钟差计算模块、距离计算模块和位置传感器；解码模块用于接收第二移动目标发送的第一信号和第二信号，第二移动目标发送的第一信号包含有第一位置戳和第二移动目标的时间戳，第二移动目标发送的第二信号包含有第二位置戳和第一时延值，解码模块对第一位置戳进行解码后得到第一坐标、对第二位置戳进行解码后得到第二坐标、对第二移动目标的时间戳进行解码后得到第二参考脉冲以及对第一时延值进行解码，并将第一坐标和第二坐标发送至距离计算模块、将第二参考脉冲发送至时间间隔测量模块以及将解码后的第一时延值发送至钟差计算模块；其中，第一坐标为第二移动目标发送第一信号时的位置坐标，第二坐标为第二移动目标接收到第一移动目标发送的第一信号时的位置坐标，第一时延值为第一移动目标的参考脉冲到达第二移动目标时发生的延迟，第二移动目标的时间戳由第二移动目标内的编码模块根据第二移动目标的参考脉冲生成；时间间隔测量模块用于测量第一移动目标的参考脉冲与第二参考脉冲之间的时间间隔后得到第二时延值，并将第二时延值发送至钟差计算模块；位置传感器用于测量第三坐标和第四坐标，并将第三坐标和第四坐标发送至距离计算模块，所述第三坐标为第一移动目标发送第一信号时的位置坐标，第四坐标为第一移动目标接收到第二移动目标发送的第一信号时的位置坐标；距离计算模块用于根据第三坐标和第二坐标计算得到第一距离值，以及根据第一坐标和第四坐标计算得到第二距离值，并将第一距离值和第二距离值发送至钟差计算模块，第一距离值为第一移动目标发送的第一信号传输至第二移动目标的路径距离值，第二距离值为第二移动目标发送的第一信号传输至第一移动目标的路径距离值；钟差计算模块用于根据第一时延值、第二时延值、第一距离值和第二距离值计算得到第一移动目标与第二移动目标之...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾迎春，任军委，朱敏，龚鹏，张中正，邓意峰，简和兵，温学斌，杨彩芳，
申请(专利权)人：成都金诺信高科技有限公司，
类型：新型
国别省市：