[发明专利]一种借助蜂窝网进行精密授时的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于授时技术领域，尤其涉及一种借助蜂窝网进行精密授时的方法及系统。

背景技术

随着现代信息化时代的到来，导航定位和授时系统变得很重要的，而且也是最关键的国家基础设施之一。精密时间是科学研究、科学实验和工程技术诸方面的基本物理参量，它为一切动力学系统和时序过程的测量和定量研究提供了必不可少的时基坐标。现代社会许多方面，如电网运行、移动通信、高速数字通行、金融计算机网络安全、数字化广播电网-电信网-计算机网三网融合、航空、航天、卫星发射及监控、巨涌通信网∕侦察网∕预警雷达网、多兵种武器协同作战、智能化交通、地质、测绘、导航、气象地震监测、科学计量、减灾救灾和国家安全等，都对高精度授时提出应用需求。总之，从日常生活到航天发射，从出外步行到航空航海都离不开授时。从建立一个现代化国家的大系统工程总体考虑，授时系统应该说是基础的基础，它对整体社会的支撑几乎是全方位的，授时是未来发展的必然趋势。

目前所采用的授时方法如下：

（1）无线控制授时(Radio Controlled Technology,RCT)系统

无线控制授时包括短波授时和长波授时，短波授时的基本方法是由无线电台发播时间信号（简称时号），用户用无线电接收机接收时号，然后进行本地对时，我国目前有国家授时中心，陕西天文台的BPM，上海天文台的XSG（每天世界时3h，9h前后发播几分钟，主要为附近航海者服务）以及台北的BSF（每天世界时1h至9h发播）。短波授时台在规定的短波频率上发播用音频调制的一定格式的短波时号，发播的时号起点受控于原了钟，并与国际标准UTC秒同步。当短波时号被用户接收后，通过对检波的时号秒进行传播延迟等修正，远处用户便可得到与授时台同步的标准UTC秒。

长波授时方法利用长波（低频）进行时间频率传递与校准，是一种覆盖能力比短波强，校准的准确度更高的授时方法，我国在20世纪70年代初开始建设自己的专门用于时频传递的罗兰-C体制长波授时台（陕西天文台），呼号为BPL，其载频信号由国家授时中心铯原子钟组产生。

（2）卫星授时方法

卫星授时方法主要包括GPS授时、北斗授时、伽利略等卫星导航系统的授时方法，可以实现发播信号大面积的覆盖，而且比起前两种授时方法，它的精度更高，根据卫星在授时中所起的作用卫星授时分为主动式和中转式，主动式卫星有精密时钟，可发布标准时间信号，中转式仅转发由地面时间基准通过卫星地面站送来的标准时间信号。

GPS授时系统从GPS卫星上获取标准的时间信号，将这些信息通过各种接口类型来传输给自动化系统中需要时间信息的设备（计算机、保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、安全自动装置、远动RTU），这样就可以达到整个系统的时间同步。

北斗授时为用户机提供两种授时方式：单向授时和双向授时。单向授时的精度为100ns，双向授时的精度为20ns。在单向授时模式下，用户机不需要与地面中心站进行交互信息，只需接收北斗广播电文信号，自主获得本地时间与北斗标准时间的钟差，实现时间同步；双向授时模式下，用户机与中心站进行交互信息，向中心站发射授时申请信号，由中心站来计算用户机的时差，再通过出站信号经卫星转发给用户，用户按此时间调整本地时钟与标准时间信号对齐。

（3）原子钟授时方法

原子钟作为时钟源，产生相对准确和稳定的时频标准，这个频率标准通过系统分频器得到实时的标准时间信息，如：年、月、日、时、分、秒、毫秒、微妙等时间信息。这些时间信息通过时间信息处理器，进行码变换和加密等信号处理，形成标准授时信号，再将授时信号送到调制器去调制一个高频载波，调制好的信号通过激励器以一定的激励功率去激励发射机的强放级，由强放级产生数十千瓦的功率向空间发射无线电电波。

（4）有线授时方法

有线授时方法包括互联网、NTP授时和电话授时方法。采用用户询问方式向用户提供标准时间信号。

计算机互联网上的标准时间传递技术是基于TCP/IP协议的数据通讯模式采用网络时延修正技术，由软件系统及相关外围电路组成。它建立在普及的因特网基础上，利用客户服务器的体系，将中国国家授时中心所保持的高稳定度和高精密度的标准时间通过计算机网络进行发布。

网络时间协议(Network Time Protocol,NTP)是由RFC1305定义的网络时间同步协议，用来在分布式时问服务器与客户端之间进行时间同步。使用NTP的目的是对网络内所有具有时钟的设备进行时钟同步，使网络内的所有时钟保持一致，从而使设备能够提供基于统一时间的多种应用。