一种基于USB测控信号的GEO通信卫星授时方法及系统

本发明属于卫星授时，具体涉及一种基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法及系统。

背景技术：

1、高精度时频信息是国家重要的战略资源，在国防安全与国计民生方面都发挥着不可替代的作用。从2016年我国提出构建国家综合定位、导航与授时(positioning,navigation and timing,pnt)体系来实现更高精度和更稳定可靠的时间与空间基准，综合pnt体系的研制建设就势必成为全球卫星导航系统(global navigation satellitesystem,gnss)的发展趋势。授时系统作为pnt体系的重要组成部分，也已然成为当前的研究热点。

2、授时是指确定、保持国家时间尺度，并通过一定方式把代表国家尺度的时间信息传送出去，供用户使用。卫星授时因其覆盖范围大，授时精度高等特点，成为各大卫星导航系统主要服务之一。现有的卫星授时方法大体可分为转发式和直发式。其中，转发式授时通过租用卫星转发器，将主站注入的时频信号转发至用户实现授时。直发式则是卫星本身搭载有星载原子钟，可以直接提供授时服务。

3、转发式共视卫星授时精度高，但设备价格昂贵，点对点时间同步技术可获得纳秒量级的授时精度，但技术复杂且成本较高，只适合少数有高精度授时需求的用户。广播式(直发式)卫星授时不受不受地面用户数量的限制，但gnss单向授时精度相对较低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法及系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，包括：

3、步骤1：以ntsc主钟输出的标准时频信号作为测控站的时频基准，并将调制有测距音的上行载波信号发送至卫星；

4、步骤2：获取经卫星测控应答机混频转发后的下行遥测信号，其中，所述下行遥测信号包括用户端下行遥测信号和测控站下行遥测信号；

5、步骤3：对所述用户端下行遥测信号和所述测控站下行遥测信号分别进行解调，得到第一总路径传播时延和第二总路径传播时延；

6、步骤4：计算得到所述卫星与所述测控站之间传播的几何路径时延，以及所述卫星与所述用户端之间传播的几何路径时延；

7、步骤5：对所述第一总路径传播时延进行传播误差项修正，并根据修正结果以及所述卫星与所述测控站之间传播的几何路径时延，得到卫星测控应答机时延；

8、步骤6：对所述第二总路径传播时延进行传播误差项修正，并根据修正结果、所述卫星与所述测控站之间传播的几何路径时延、所述卫星与所述用户端之间传播的几何路径时延以及所述卫星测控应答机时延，得到用户端与测控站之间的钟差，以完成授时。

9、本发明还提供了一种基于usb测控信号的geo通信卫星授时系统，包括：

10、信号发射模块，用于以ntsc主钟输出的标准时频信号作为时频基准，并将调制有测距音的上行载波信号发送至卫星；

11、信号接收模块，用于获取经卫星测控应答机混频转发后的下行遥测信号，其中，所述下行遥测信号包括用户端下行遥测信号和测控站下行遥测信号；

12、总路径时延模块，用于对所述用户端下行遥测信号和所述测控站下行遥测信号分别进行解调，得到第一总路径传播时延和第二总路径传播时延；

13、几何路径时延模块，用于计算得到所述卫星与所述测控站之间传播的几何路径时延，以及所述卫星与所述用户端之间传播的几何路径时延；

14、传播误差项修正模块，对所述第一总路径传播时延进行传播误差项修正，并根据修正结果以及所述卫星与所述测控站之间传播的几何路径时延得到卫星测控应答机时延；还用于对所述第二总路径传播时延进行传播误差项修正；

15、授时模块，用于根据第二总路径的修正结果、所述卫星与所述用户端之间传播的几何路径时延以及所述卫星测控应答机时延，得到用户端与测控站之间的钟差，并根据所述钟差完成对所述用户端的授时。

16、本发明又提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一实施例所述的方法步骤。

17、本发明又提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述的方法步骤。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

19、1.本发明的基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，利用usb技术的测距精度，通过计算可以实现很高的授时精度。而且，在卫星和地面站位置都已知的前提下，由于广域差分功能，其授时精度比卫星单向授时会更高，用户最终得到的将直接是与测控站utc(ntsc)的钟差。

20、2.本发明的基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，可以在不增加额外成本的前提下，赋予卫星测控系统新功能，即实现基于测控信号的高精度卫星授时。

21、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

技术特征：

1.一种基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，其特征在于，所述第一总路径传播时延为信号从所述测控站发射至所述卫星再返回所述测控站的路径传播时延；

3.根据权利要求1所述的基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，其特征在于，所述传播误差项包括大气延迟、地面设备时延和链路sagnac效应。

4.根据权利要求3所述的基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，其特征在于，所述步骤4包括：

6.根据权利要求5所述的基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，其特征在于，所述步骤5包括：

7.根据权利要求5所述的基于usb测控信号的geo通信卫星授时方法，其特征在于，所述步骤6包括：

8.一种基于usb测控信号的geo通信卫星授时系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法步骤。

技术总结本发明涉及一种基于USB测控信号的GEO通信卫星授时方法，该方法是建立在地面测控站对卫星测运控基础上的一种授时方法，测控站接入来自NTSC主钟输出的标准时频信号作为本站的时频基准，将调制有测距音的上行载波信号发送至卫星，经卫星测控应答机混频转发后，再发送至地面，此时地面测控站和用户同时收到该信号，解调后各自可获得信号上、下行链路总的路径传播时延，经过大气延迟、卫星设备时延、地面设备时延和卫星轨道误差等误差项修正后得到用户和测控站之间的钟差，完成卫星授时。本发明的授时方法，可以实现很高的授时精度，而且，可以在不增加额外成本的前提下，赋予卫星测控系统新功能，实现基于测控信号的高精度卫星授时。技术研发人员：王伟,杨旭海,李伟超,王侃,韦沛,李志刚受保护的技术使用者：中国科学院国家授时中心技术研发日：技术公布日：2024/1/15