[发明专利]一种基于北斗时钟的精密短时间间隔测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于北斗时钟的精密短时间间隔测量系统及测量方法，包括卫星接收机模块、第一时延模块、第二时延模块、第一相位重合点模块、第二相位重合点模块、第三相位重合点模块、逻辑门系统模块、闸门信号生成模块、时间间隔产生模块、显示模块和电源模块；本发明通过差分相位同步检测方法减小相位重合点脉冲的宽度以提取相位重合点边沿脉冲作为闸门开关信号，提高了闸门时间测量的准确度，大幅度提高了短时间间隔的测量分辨率以及北斗时频系统的检测分辨率及其稳定性，实现了星‑地之间的高精度时间同步，加强了厘米至毫米级的北斗卫星定位服务能力。

技术领域

本发明涉及一种时间间隔测量系统及测量方法，尤其涉及一种基于北斗时钟的精密短时间间隔测量系统及测量方法。

背景技术

在北斗时频系统中，卫星时钟与接收机时钟之间的短时间间隔是北斗高精度定位、北斗精密授时及通信的重要决定因素，所述的短时间间隔是因频标信号和被测信号时标不同产生的时钟误差，简称时差，它代表了天基和地基系统之间的时间同步精度。

传统的基于北斗时钟的短时间间隔测量方法多建立在时间处理基础之上，在时间数字化处理过程中，一方面存在着±1字的计数误差，另一方面由于接收机使用环境的变化以及卫星信号受复杂空地背景的影响，闸门边沿的抖动性加强，同时由于北斗时频系统硬件的不一致性和不匹配性所造成的系统误差，降低了闸门时间的稳定性，无法保证卫星和地面之间的高精度时间同步，很难实现厘米至毫米级的北斗卫星定位服务能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于北斗时钟的精密短时间间隔测量系统及测量方法，能够有效消除北斗时频硬件误差对测量精度的影响，大幅度提高短时间间隔测量分辨率，实现星-地之间的高精度时间同步，加强厘米至毫米级的北斗卫星定位服务能力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于北斗时钟的精密短时间间隔测量系统，包括卫星接收机模块、第一时延模块、第二时延模块、第一相位重合点模块、第二相位重合点模块、第三相位重合点模块、逻辑门系统模块、闸门信号生成模块、时间间隔产生模块、显示模块和电源模块；卫星接收机模块的信号输出端分别连接第一相位重合点模块的信号输入端、第一时延模块的信号输入端和第二时延模块的信号输入端，第一时延模块的信号输出端连接第二相位重合点模块的信号输入端，第二时延模块的信号输出端连接第三相位重合点模块的信号输入端，第一相位重合点模块的信号输出端和第二相位重合点模块的信号输出端同时连接闸门信号生成模块的信号输入端，第三相位重合点模块的信号输出端连接逻辑门系统模块的信号输入端，逻辑门系统模块的信号输出端连接闸门信号生成模块的信号输入端，闸门信号生成模块的信号输出端连接时间间隔产生模块的信号输入端，时间间隔产生模块的信号输出端连接显示模块的信号输入端；

所述的卫星接收机模块采用北斗接收机，用于提供卫星频率信号和接收机振荡器信号，即被测信号和频标信号；

所述的第一时延模块采用时钟周期为第一时钟周期的第一边沿型D触发器，用于被测信号和频标信号的第一时钟周期时延；所述的第二时延模块采用时钟周期为第二时钟周期的第二边沿型D触发器，用于被测信号和频标信号的第二时钟周期时延，所述的第一时钟周期和第二时钟周期的大小不同，且第一时钟周期与第二时钟周期之间的差值的绝对值定义为时间微差；

所述的第一相位重合点模块采用第一异频相位检测电路，用于产生被测信号和频标信号之间的第一相位重合点脉冲；所述的第二相位重合点模块采用第二异频相位检测电路，用于产生被第一时延模块延迟后的被测信号和频标信号之间的第二相位重合点脉冲；所述的第三相位重合点模块采用第三异频相位检测电路，用于产生被第二时延模块延迟后的被测信号和频标信号之间的第三相位重合点脉冲；

所述的逻辑门系统模块采用反相器，用于对第三相位重合点脉冲的相位取反；

所述的闸门信号生成模块采用三输入与门电路，用于产生闸门开关脉冲信号，即计数闸门的开关信号；