專利名稱：一種實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及時間頻率校準技術領域，特別涉及一種實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源。
背景技術：
時間頻率作為一個重要的基本物理量在國民經濟、國防建設和基礎科學研究中起著重要的作用。我們今天生活在信息時代，全球電信網絡的迅猛發(fā)展，要保證電信網絡的正常運行要求網絡信號傳輸頻率準確度高于1X10—11’否則電信網絡將癱瘓。因此在網絡應用中必須使用原子鐘，而且需要用高精度時間頻率傳遞使這些原子鐘同步。時間頻率傳遞一直是研究的熱點。過去很長一段時間，人們用無線電信號傳播來進行時間和頻率控制，把時鐘同步到一個外部參考時間上，把振蕩器同步到一個參考頻率上。被一個外部參考信號控制的振蕩器就是我們眾所周知的可馴振蕩器(D0)。現(xiàn)代大多數(shù)可馴振蕩器逐漸發(fā)展成用GPS衛(wèi)星作為外部參考源。目前時間頻率在各行各業(yè)中越來越重要，很多機構都需要使用不同等級的時間頻率標準，但在國內計量領域僅 有極少數(shù)國家及行業(yè)計量機構以外擁有連續(xù)運行的時間尺度(時間標準)，這造成了不擁有時間標準的單位對時間量值的傳遞工作無法進行，或非法溯源到GPS間的情況，使得我國的時間頻率溯源體系還不完整、完善；同時，雖然頻率標準較容易實現(xiàn)，但當前一些單位應用的原子鐘頻率標準成本過高，同時不適合移動，溯源不便利。這樣就產生了需求:需要研發(fā)較低成本可實時合理溯源到UTC(NM)的高精密時間頻率源，節(jié)省成本，提高校準效率。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種使任何一個實驗室都能很容易的將時間和頻率溯源到國際單位制，獲得具有校準時間精確度高、可靠性強、穩(wěn)定性強等優(yōu)點的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提出了一種實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源，可遠程、近乎實時的獲得由參考端與全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)生成的第一時頻鐘差序列，其中，所述參考端生成N個時頻信號，并根據(jù)所述N個時頻信號和來自全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號生成第一時頻鐘差序列，其中，所述N為正整數(shù)。所述時間頻率源包括:被馴服端，所述被馴服端用于生成待校時鐘的N個時頻信號，并根據(jù)所述待校時鐘的N個時頻信號和所述衛(wèi)星信號生成第二時頻鐘差序列，根據(jù)所述參考端生成的第一時頻鐘差序列和所述第二時頻鐘差序列得到參考時間頻率源的N個時頻信號和所述待校時鐘的N個時頻信號之間的第三時頻鐘差序列，并根據(jù)所述第三時頻鐘差序列計算得到相對頻差序列，再通過得到的第三時頻鐘差序列和對應計算得到的相對頻差序列對被馴服端的待校時鐘進行監(jiān)測和校準。
根據(jù)本發(fā)明實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源，基于衛(wèi)星導航共視技術，能夠為校準和計量實驗室提供基準頻標和時標，并直接參考UTC(NIM)，使得實驗室很容易把時間頻率溯源到國際單位制，客戶可以獲得標準的頻率和時間輸出，具有校準時間精確度高、可靠性強、穩(wěn)定性高等優(yōu)點。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源還可以具有如下附加的技術特征:在本發(fā)明的實施例中，所述參考端包括:參考時間頻率源，所述參考時間頻率源用于生成所述N個時頻信號；第一 GNSS時頻傳遞模塊，所述第一 GNSS時頻傳遞模塊用于接收來自衛(wèi)星導航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號以及接收來自所述參考時間頻率源的所述N個時頻信號；以及第一上位機，所述第一上位機用于根據(jù)所述參考時間頻率源的N個時頻信號和所述衛(wèi)星信號生成所述第一時頻鐘差序列。在本發(fā)明的實施例中，所述被馴服端包括:待校時鐘，所述待校時鐘用于生成所述待校時鐘的時頻信號；第二GNSS時頻傳遞模塊，所述第二GNSS時頻傳遞模塊用于接收來自所述衛(wèi)星導航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號以及接收來自所述待校時鐘生成的所述N個時頻信號；第二上位機，所述第二上位 機用于根據(jù)所述待校時鐘的N個時頻信號和所述衛(wèi)星信號生成第二時頻鐘差序列。根據(jù)所述第一時頻鐘差序列和所述第二時頻鐘差序列得到所述參考時間頻率源的N個時頻信號和所述待校時鐘的N個時頻信號之間的第三時頻鐘差序列，并根據(jù)所述第三時頻鐘差序列計算得到相對頻差序列，再通過得到的第三時頻鐘差序列和對應計算得到的相對頻差序列對被馴服端的待校時鐘進行監(jiān)測和校準。在本發(fā)明的實施例中，該時間頻率源還包括:通訊模塊，所述通訊模塊分別與所述參考端和所述被馴服端相連，用于將所述參考端的第一時頻鐘差序列發(fā)送至所述被馴服端。在本發(fā)明的實施例中，所述通訊模塊為FTP模塊。在本發(fā)明的實施例中，所述被馴服端為一個或多個。在本發(fā)明的實施例中，所述待校時鐘為銣鐘。在本發(fā)明的實施例中，每相鄰兩個待校時鐘的時頻信號和每相鄰兩個參考時頻信號均間隔預設時間。在本發(fā)明的實施例中，所述預設時間為16min。在本發(fā)明的實施例中，所述相對頻差序列與所述第三時頻鐘差序列之間存在以下關系:
Af fr - fkef Δ + 1- Δ 廠=1^二-其中，Af為待校時鐘的時頻信號與參考時頻信號的頻率之差，為參考時頻信號的頻率，fx為待校時鐘的時頻信號的頻率，Ati+1為第i+Ι個第三時頻鐘差，Ati為第i個第三時頻鐘差，τ為預設時間。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源的結構圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源的共視單顆衛(wèi)星時的原理圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源的共視多顆衛(wèi)星時的原理圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源的NMD0-100的硬件結構示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源的NMD0-100的硬件原理 圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源的馴服之前銣鐘與UTC (NIM)時差變化曲線示意圖；和
圖7為根據(jù)本發(fā)明一 個實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源的馴服之后銣鐘與UTC (NIM)時差變化曲線示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。以下結合附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率的結構圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率100，可以遠程、近乎實時的獲得由參考端120與全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)生成的第一時頻鐘差序列。該時間頻率源100包括:被馴服端110。被馴服端110用于生成待校時鐘的N個時頻信號，并根據(jù)待校時鐘的N個時頻信號和衛(wèi)星信號生成第二時頻鐘差序列，根據(jù)參考端120生成的第一時頻鐘差序列和第二時頻鐘差序列得到參考時間頻率源N個時頻信號和待校時鐘的N個時頻信號之間的第三時頻鐘差序列，并根據(jù)該第三時頻鐘差序列計算得到相對頻差序列，再通過得到的第三時頻鐘差序列和對應計算得到的相對頻差序列對被馴服端的待校時鐘進行監(jiān)測和校準。其中，第二時頻鐘差序列即待校時鐘的N個時頻信號與衛(wèi)星信號的時頻之差組成的序列。第三時頻鐘差序列即第二時頻鐘差序列與第一時頻鐘差序列之差。相對頻差序列與第三時頻鐘差序列之間存在如下關系:
權利要求
1.一種實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源，可遠程、近乎實時的獲得由參考端與全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)生成的第一時頻鐘差序列，其中，所述參考端生成N個時頻信號，并根據(jù)所述N個時頻信號和來自全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的衛(wèi)星信號生成第一時頻鐘差序列，其中，所述N為正整數(shù)。其特征在于，所述時間頻率源包括: 被馴服端，所述被馴服端用于生成待校時鐘的N個時頻信號，并根據(jù)所述待校時鐘的N個時頻信號和所述衛(wèi)星信號生成第二時頻鐘差序列，根據(jù)所述參考端生成的第一時頻鐘差序列和所述第二時頻鐘差序列得到參考時間頻率源的N個時頻信號和所述待校時鐘的N個時頻信號之間的第三時頻鐘差序列，并根據(jù)所述第三時頻鐘差序列計算得到相對頻差序列，再通過得到的第三時頻鐘差序列和對應計算得到的相對頻差序列對被馴服端的待校時鐘進行監(jiān)測和校準。
2.根據(jù)權利要求1所述的時間頻率源，其特征在于，所述參考端包括: 參考時間頻率源，所述參考時間頻率源用于生成所述N個時頻信號； 第一 GNSS時頻傳遞模塊，所述第一 GNSS時頻傳遞模塊用于接收來自衛(wèi)星導航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號以及接收來自所述參考時間頻率源的所述N個時頻信號； 第一上位 機，所述第一上位機用于根據(jù)所述參考時間頻率源的N個時頻信號和所述衛(wèi)星信號生成所述第一時頻鐘差序列。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的時間頻率源，其特征在于，所述被馴服端包括: 待校時鐘，所述待校時鐘用于生成所述待校時鐘的N個時頻信號； 第二 GNSS時頻傳遞模塊，所述第二 GNSS時頻傳遞模塊用于接收來自所述衛(wèi)星導航系統(tǒng)的衛(wèi)星信號以及接收來自所述待校時鐘生成的所述N個時頻信號； 第二上位機，所述第二上位機用于根據(jù)所述待校時鐘的N個時頻信號和所述衛(wèi)星信號生成第二時頻鐘差序列。根據(jù)所述第一時頻鐘差序列和所述第二時頻鐘差序列得到所述參考時間頻率源的N個時頻信號和所述待校時鐘的N個時頻信號之間的第三時頻鐘差序列，并根據(jù)所述第三時頻鐘差序列計算得到相對頻差序列，再通過得到的第三時頻鐘差序列和對應計算得到的相對頻差序列對被馴服端的待校時鐘進行監(jiān)測和校準。
4.根據(jù)權利要求1所述的時間頻率源，其特征在于，還包括: 通訊模塊，所述通訊模塊分別與所述參考端和所述被馴服端相連，用于將所述參考端的第一時頻鐘差序列發(fā)送至所述被馴服端。
5.根據(jù)權利要求4所述的時間頻率源，其特征在于，所述通訊模塊為FTP模塊。
6.根據(jù)權利要求1所述的時間頻率源，其特征在于，所述被馴服端為一個或多個。
7.根據(jù)權利要求1所述的時間頻率源，其特征在于，所述待校時鐘為銣鐘。
8.根據(jù)權利要求1所述的時間頻率源，其特征在于，每相鄰兩個待校時鐘的時頻信號和每相鄰兩個參考時頻信號均間隔預設時間。
9.根據(jù)權利要求8所述的時間頻率源，其特征在于，所述預設時間為16min。
10.根據(jù)權利要求1所述的時間頻率源，其特征在于，所述相對頻差序列與所述第三時頻鐘差序列之間存在以下關系:
全文摘要
本發(fā)明提出一種實時馴服到時間頻率標準的高精密時間頻率源，可遠程、近乎實時的獲得由參考端與全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)生成的第一時頻鐘差序列，包括被馴服端，生成待校時鐘的N個時頻信號，據(jù)此和衛(wèi)星信號生成第二時頻鐘差序列。根據(jù)第一時頻鐘差序列和第二時頻鐘差序列得到參考時間頻率源的N個時頻信號和待校時鐘的N個時頻信號之間的第三時頻鐘差序列，并據(jù)此計算得到相對頻差序列，通過第三時頻鐘差序列和對應相對頻差序列對待校時鐘進行監(jiān)測和校準。本發(fā)明的實施例能夠使任何一個實驗室都很容易的跟蹤參考時間頻率源(通常為時間頻率標準，包括國家時間頻率基準)的時間和頻率性能，把時間和頻率溯源到國際單位制，且可靠性、準確度和穩(wěn)定度都較高。
文檔編號G04F5/14GK103226324SQ20131007167
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權日2013年3月6日
發(fā)明者梁坤, 王偉波 申請人:中國計量科學研究院