本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航處理載荷領(lǐng)域，涉及時(shí)鐘同步系統(tǒng)，具體是一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航處理載荷設(shè)備的時(shí)鐘相位同步方法。

背景技術(shù)：

1、衛(wèi)星導(dǎo)航處理載荷設(shè)備設(shè)計(jì)中通常會實(shí)現(xiàn)多種高精度時(shí)頻測量處理業(yè)務(wù)，處理載荷內(nèi)部多業(yè)務(wù)間的高精度時(shí)鐘相位同步保證是導(dǎo)航載荷處理業(yè)務(wù)的重要特性。如星載信號生成的發(fā)射通道時(shí)延不確定性，多通道信號一致性，星載接收機(jī)偽碼測量不確定性等。

2、對于導(dǎo)航處理載荷設(shè)備中，傳統(tǒng)方法是設(shè)計(jì)采用與參考時(shí)鐘同源且固定相位的1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號，該時(shí)標(biāo)信號用于系統(tǒng)的時(shí)間同步。其與參考時(shí)鐘信號一起作為外部輸入，分發(fā)至在導(dǎo)航處理載荷設(shè)備中。在導(dǎo)航處理載荷設(shè)備中通過使用參考頻率對時(shí)標(biāo)信號進(jìn)行采樣鎖存確定出參考時(shí)鐘的相位關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)本地時(shí)間保持，以及在接收、發(fā)射導(dǎo)航衛(wèi)星信號的時(shí)延不確定性。由于通常參考時(shí)鐘信號均采用正弦形式傳輸，受幅度、溫度以及元器件對電平判決門限偏差等因素影響，參考時(shí)鐘與1pps信號在導(dǎo)航處理載荷設(shè)備中易于引起采樣鎖存相位不固定的情況，特別是隨著參考時(shí)鐘的頻率升高，更易使導(dǎo)航處理載荷設(shè)備發(fā)生不同步的情況。例如，在導(dǎo)航信號生成業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)中，在fpga內(nèi)部對參考時(shí)鐘與系統(tǒng)同步標(biāo)識1pps信號之間建立固定的相位關(guān)系，需要確保參考時(shí)鐘與1pps信號間能夠滿足建立保持的時(shí)序約束條件，不發(fā)生亞穩(wěn)態(tài)的情況，即在fpga內(nèi)時(shí)鐘能穩(wěn)定準(zhǔn)確采樣1pps信號，并判斷出上升沿作為相位固定時(shí)刻，從而實(shí)現(xiàn)多通道導(dǎo)航信號相位的一致性，以及各信號生成多次開關(guān)機(jī)、復(fù)位等條件下的一致性狀態(tài)。但隨著參考時(shí)鐘頻率的升高，這種信號間建立保持的時(shí)序余量越來越小，非常難保證導(dǎo)航信號的時(shí)延不確定度要求，特別是當(dāng)伴隨外界溫度、器件、甚至是fpga設(shè)計(jì)版本等變化，更是無法保證參考時(shí)鐘與1pps時(shí)標(biāo)信號間準(zhǔn)確的相位判斷。

3、因此，面對未來衛(wèi)星導(dǎo)航載荷設(shè)備的高精度同步需求，亟需一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航處理載荷設(shè)備的時(shí)鐘相位同步方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航處理載荷設(shè)備的時(shí)鐘相位同步方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)無法保證衛(wèi)星導(dǎo)航載荷設(shè)備的高精度時(shí)鐘同步需求的技術(shù)問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航處理載荷設(shè)備的時(shí)鐘相位同步方法，基于基準(zhǔn)時(shí)頻單元和導(dǎo)航處理載荷設(shè)備，具體包括以下步驟：

4、步驟一，基準(zhǔn)時(shí)頻單元生成系統(tǒng)時(shí)鐘與1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號，系統(tǒng)時(shí)鐘生成本地1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號，并將其作為本地時(shí)間基準(zhǔn)；

5、步驟二，導(dǎo)航處理載荷設(shè)備使用步驟一得到的系統(tǒng)時(shí)鐘采樣步驟一得到的1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號的上升沿，并以該1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號的上升沿為起點(diǎn)進(jìn)行n分頻，得到測量參考信號f0；

6、步驟三，導(dǎo)航處理載荷設(shè)備向基準(zhǔn)時(shí)頻單元發(fā)送時(shí)標(biāo)信號切換指令，基準(zhǔn)時(shí)頻單元接收到時(shí)標(biāo)信號切換指令后對步驟一得到的1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號進(jìn)行基帶調(diào)制，得到基帶調(diào)制信號fc；

7、步驟四，導(dǎo)航處理載荷設(shè)備通過其內(nèi)部的本地獨(dú)立時(shí)鐘分別對測量參考信號f0和基帶調(diào)制信號fc進(jìn)行捕獲和跟蹤，得到跟蹤穩(wěn)定后的相位測量值ncofp和ncocp，根據(jù)下式計(jì)算得到相互差測量值φ；

8、φ＝ncofp-ncocp；

9、步驟五，判斷步驟四得到的相位互差測量值φ是否大于1個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，若是，則在下一秒的計(jì)數(shù)周期將本地1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號向前調(diào)整1個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的周期，進(jìn)入步驟六；若否，則保持該本地1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號，進(jìn)入步驟六；

10、步驟六，導(dǎo)航處理載荷設(shè)備向基準(zhǔn)時(shí)頻單元發(fā)送時(shí)標(biāo)信號切換指令，基準(zhǔn)時(shí)頻單元接收到時(shí)標(biāo)切換指令后，將基帶調(diào)制信號fc切換為1pps秒脈沖形式即1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號；

11、步驟七，導(dǎo)航處理載荷設(shè)備監(jiān)測本地1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號與步驟六得到的1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號的相互差測量值φ是否為固定值，若是，則繼續(xù)以本地1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號為本地時(shí)間基準(zhǔn)，保持同步；否則，返回步驟三，重新同步。

12、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益的技術(shù)效果是：

13、(ⅰ)本發(fā)明通過對1pps秒脈沖時(shí)標(biāo)信號進(jìn)行信號類型分時(shí)控制，通過高精度相位測量值的測量及自適應(yīng)相位動態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)，能夠穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航處理載荷的時(shí)間同步，解決現(xiàn)有技術(shù)無法保證衛(wèi)星導(dǎo)航載荷設(shè)備的高精度時(shí)鐘同步需求的技術(shù)問題。

14、(ⅱ)本發(fā)明對導(dǎo)航處理載荷時(shí)間同步問題適應(yīng)性強(qiáng)，在不增加傳統(tǒng)系統(tǒng)硬件開銷的情況下，可以有效解決導(dǎo)航處理載荷某一單元或多個(gè)單元間多次開關(guān)機(jī)、復(fù)位等引起的導(dǎo)航處理載荷時(shí)間不確定性的控制。避免了高速參考時(shí)鐘條件下，高速正弦高速時(shí)鐘信號通過同步時(shí)標(biāo)進(jìn)行初始相位確定的實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，有效降低了實(shí)現(xiàn)該特性的載荷設(shè)備的復(fù)雜度。

技術(shù)特征：

1.一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航處理載荷設(shè)備的時(shí)鐘相位同步方法，其特征在于，基于基準(zhǔn)時(shí)頻單元和導(dǎo)航處理載荷設(shè)備，具體包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航處理載荷設(shè)備的時(shí)鐘相位同步方法，基于基準(zhǔn)時(shí)頻單元和導(dǎo)航處理載荷設(shè)備，具體包括以下步驟：步驟一，基準(zhǔn)時(shí)頻單元生成系統(tǒng)時(shí)鐘與1PPS秒脈沖時(shí)標(biāo)信號，系統(tǒng)時(shí)鐘生成本地1PPS秒脈沖時(shí)標(biāo)信號，并將其作為本地時(shí)間基準(zhǔn)；步驟二，導(dǎo)航處理載荷設(shè)備使用步驟一得到的系統(tǒng)時(shí)鐘采樣步驟一得到的1PPS秒脈沖時(shí)標(biāo)信號的上升沿，并以該1PPS秒脈沖時(shí)標(biāo)信號的上升沿為起點(diǎn)進(jìn)行N分頻，得到測量參考信號f<subgt;0</subgt;；通過對1PPS秒脈沖時(shí)標(biāo)信號進(jìn)行信號類型分時(shí)控制，通過高精度相位測量值的測量及自適應(yīng)相位動態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)，能夠穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航處理載荷的時(shí)間同步，解決現(xiàn)有技術(shù)無法保證衛(wèi)星導(dǎo)航載荷設(shè)備的高精度時(shí)鐘同步需求的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王磊,蘇哲,王瑛,吳國春,劉文山,馬文龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安空間無線電技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8