[发明专利]一种高鲁棒性的卫星星座时间自同步方法

说明书

本发明给出了一种高鲁棒性的卫星星座时间自同步方法，属于卫星通信领域。在低轨全球移动通信卫星星座系统中，对于采用了TDMA通信体制或采用了时分全双工(TDD)通信模式时，需要全网时间同步，才能保证通信的顺利完成。同时，为了保证全网时间同步后的卫星星座在时间失步后能够快速再次同步，因此对时间同步保持的鲁棒性提出了较高的要求。本发明基于卫星星座拓扑结构，分析了异轨卫星时间同步误差，结合同轨卫星时间同步误差低的特点，给出了卫星星座全网时间初始同步过程；基于时间错误模式分析，给出了时间突发错误的检测和纠正方法。本发明降低了卫星星座时间同步误差，提高了时间同步保持的鲁棒性。

技术领域

本发明属于卫星通信领域，涉及卫星星座的全网时间自同步方法，可用于含有TDD星间链路的全球卫星星座系统。

背景技术

对于低轨全球移动通信卫星星座对时间同步的需求，例如用户链路采用了TDMA通信体制或采用了时分全双工(TDD)通信模式时，就需要全网时间同步，才能保证通信的顺利完成。同时，为了保证全网时间同步后的卫星星座在时间失步后能够快速再次同步，因此对时间同步保持的鲁棒性提出了较高的要求。

文献一：Dongxia Wang,et al,Autonomous Time Synchronization forNavigation Constellation based on Inter-satellite Link,Proceedings of the48th Annual Precise Time and Time Interval Systems and Applications Meeting,2017.该文献利用双向时间同步算法，将2颗导航卫星间的时间进行同步，重点使用卡尔曼滤波和自适应算法来使得时间自同步精度提高，并着重分析了时间同步误差来源及计算方法，给出了理论推导，给出的导航卫星时间误差来源包括时钟偏差、电离层延时、相对论延时、多径延时、随机误差等。然而其没有给出整个星座的时间同步方式并分析整体误差，也没有给出时间同步自纠正的方法。

文献二：Huang Feijiang,et al,Autonomous Time Synchronization Algorithmand Time Synchronization Link Performance Analysis in the SatelliteConstellation,Wireless Communications Networking and Mobile Computing,2010.该文献利用双向时间同步算法，给出了GEO、IGSO、MEO卫星之间的时间同步，重点分析了由于卫星相对运动引起的指向误差，同时给出了链路计算和卫星功耗计算，利用S波段信号进行了举例分析和仿真计算。也同样没有给出整个星座的时间同步方式并分析整体误差，也没有给出时间同步自纠正的方法。

文献三：吕宏春等，星间链路体制下的星地双向时间同步方法，宇航学报，2017。该文献推导出了星间链路体制下的星地双向时间同步数学模型，计算了在轨试验期间卫星与地面站的相对钟差，并对计算结果分别按周、天和小时时长进行参数拟合，最后进行短期频率稳定度分析，得出了一致性高、拟合精度高和短期稳定度高的结论。该文献重点是在分析双点之间的时间同步算法，但没有考虑整个星座的时间同步。

文献四：申景诗等，基于Proximity-1协议的星间测距与时间同步技术研究，航天器工程，2016。该文献给出了基于小型编队卫星的时间同步方法，主要使用非相干时间同步方法，详细给出了算法的计算公式推导、模型误差分析、理论分析和实验仿真结果，其算法提高了时间同步精度。但是其算法仅适用于小型编队卫星，对全球性的卫星星座适应性未作说明。