技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于分布式定位系統(tǒng)的高精度時間同步系統(tǒng)及其同步方法。

背景技術(shù)

分布式定位系統(tǒng)目前在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，從日常的手機基站定位，到海上救援衛(wèi)星定位系統(tǒng)，地下坑道人員、設(shè)備定位等都有應(yīng)用。定位精度的一個重要因素是各個站點之間的時間同步誤差。通常時間同步的誤差與定位誤差成正比，例如1???????????????????????????????????????????????的時間誤差就會帶來300m的圓概率誤差。

通過外部頻率源進行時間同步是當今應(yīng)用最廣泛的技術(shù)手段。通過衛(wèi)星導航系統(tǒng)，如GPS、北斗進行時間同步，因為受到大氣電離層散射等因素的干擾，其高精度僅僅是在統(tǒng)計意義上可以達到，無法做到實時更新，且實際精度很難超過100ns，并伴有相當多的野值。轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星授時的精度稍高，但也只能達到十幾納秒的水平。其他外部校時方式，如長波、短波、低頻時碼，精度約為0.1~0.1s，遠低于定位系統(tǒng)的要求。此外，目前常見的基于偽碼相位測量的時間同步系統(tǒng)，由于碼片相位分辨率低，很難達到5ns以下的精度，且由于缺乏有效的校時協(xié)議，校時完成后也很難保持站點間的時間同步。

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)在需要校時精度優(yōu)于5ns，且能夠長時間保持的情況下，其實現(xiàn)方法和精度保證是很難滿足要求的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于分布式定位系統(tǒng)的高精度時間同步系統(tǒng)及其同步方法，能長時間保持時間同步精度優(yōu)于1ns。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種用于分布式定位系統(tǒng)的高精度時間同步系統(tǒng)，該同步系統(tǒng)包含主處理裝置，以及若干與主處理裝置進行無線通訊的終端處理裝置；

所述的主處理裝置和終端處理裝置的電路結(jié)構(gòu)都包含：

天線；

電性連接天線的功率放大器模塊；

電性連接功率放大器模塊的上下變頻器模塊；

電性連接上下變頻器模塊的中頻發(fā)射接收及數(shù)字處理模塊；

所述的中頻發(fā)射接收及數(shù)字處理模塊包含：

電性連接上下變頻器模塊輸出端的中頻接收模塊；

電性連接上下變頻器模塊輸入端的中頻發(fā)射模塊；

電性連接中頻接收模塊輸出端、中頻發(fā)射模塊輸入端和頻率控制器輸出端的數(shù)字處理模塊；

所述的數(shù)字處理模塊中還包含數(shù)字載波跟蹤環(huán)電路、偽碼跟蹤環(huán)電路、定時相位誤差估計電路和計時時鐘。

所述的高精度時間同步系統(tǒng)還包含電性連接功率放大器模塊、上下變頻器模塊和中頻發(fā)射接收及數(shù)字處理模塊的電源。

所述的功率放大器模塊包含：

電性連接天線的雙工器，該雙工器與天線進行雙向數(shù)據(jù)傳輸；

電性連接雙工器輸出端的輸入放大器；

電性連接雙工器輸入端的輸出放大器。

所述的上下變頻器模塊包含：

電性連接輸入放大器輸出端和中頻接收模塊輸入端的下變頻器；

電性連接輸出放大器輸入端和中頻發(fā)射模塊輸入端的上變頻器；

電性連接下變頻器、上變頻器和數(shù)字處理模塊的頻率控制器。

所述的中頻接收模塊包含電性連接下變頻器輸出端的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、以及電性連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出端的混頻模塊；所述的中頻發(fā)射模塊包含電性連接上變頻器輸入端的放大濾波器、以及電性連接放大濾波器輸入端的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明還提供一種用于分布式定位系統(tǒng)的高精度時間同步方法，該方法包含以下步驟：

步驟S1、主處理裝置向各個終端處理裝置發(fā)送參考頻率的固定信息，各個終端處理裝置接收該固定信息，通過偽碼跟蹤環(huán)電路獲得該固定信息中包含的主處理裝置的計時頻率，通過調(diào)整本地計時時鐘來保持與主處理裝置的計時頻率一致；

所述的固定信息是數(shù)字處理模塊根據(jù)主處理裝置的時鐘參考頻率生成的循環(huán)播放的偽隨機碼序列；

步驟S2、主處理裝置向各個終端處理裝置發(fā)送入網(wǎng)消息，給各個終端處理裝置分配校時的先后順序；

所述的入網(wǎng)消息是主處理裝置的數(shù)字處理模塊生成的一段與終端處理裝置約定好的信息序列；

在發(fā)送該入網(wǎng)消息的起始時刻，主處理裝置的計時時鐘清零；

步驟S3、終端處理裝置采用雙向時間同步法按照主處理裝置分配的校時順序依次實現(xiàn)與主處理裝置之間的時間同步。

所述的步驟S3包含以下步驟：

步驟S3.1、終端處理裝置按照主處理裝置分配的順序，向主處理裝置發(fā)送詢問消息；