技术领域
[0001] 本
发明涉及无线电导航领域，尤其涉及一种相对时间同步方法、设备和系统。
背景技术
[0002] 通信系统、
导航系统尤其是室内导航系统对时间同步需求非常突出。应用于现有系统中的时间同步方案为GNSS时间同步方案，每一个通信基站或者导航基站均配置一个GNSS设备，为每一个基站提供GNSS时间，从而实现多基站之间的时间同步。但是对于室内的通信基站以及室内的导航基站来说就变得不太现实，由于GNSS
信号无法
覆盖室内，为每一个基站配置GNSS设备需要铺设大量的
电缆，为施工带来极大的不便，且成本高昂；此外并非所有导航系统、通信系统都需要绝对的时间同步，更重要的是系统内各个导航信号发射基站、通信信号发射基站间建立统一的时间关系，即相对时间同步。
发明内容
[0003] 针对
现有技术的不足，本发明提供一种相对时间同步方法、设备及系统，解决通信系统基站、导航基站之间的时间同步问题，以降低现有方案安装不便、无GNSS信号的问题。
[0004] 本发明提供一种相对时间同步方法、设备及系统，其实现如下：
[0005] 一种相对时间同步方法，包括以下步骤：
[0006] S1：在第n个时间同步
节拍，时钟同步
节点A使用有线传输介质或无线方式，通过载波信道A、在Ta(n)时刻向时间同步节点B传输时间
同步信号A(n)，时间同步信号A(n)搭载通信信息，包括但不限于发射时刻Ta(n)、第n-1个时钟同步节拍时间同步节点A接收时间同步信号B(n-1)的接收时刻Tar(n-1)，同时时钟同步节点A记录发射时刻信息；
[0007] 在第n个时间同步节拍，时钟同步节点B使用有线传输介质或无线方式，通过载波信道B、在Tb(n)时刻向时间同步节点A传输时间同步信号B(n)，时间同步信号B(n)搭载通信信息，包含但不限于发射时刻Tb(n)、第n-1个时钟同步节拍时间同步节点B接收时间同步信号A(n-1)的接收时刻Tbr(n-1)，同时时钟同步节点B记录发射时刻信息；
[0008] 为了不失一般性，令n＝0为初始时间同步节拍，Tbr(-1)、Tar(-1)为无效值，A(-1)、B(-1)为无效同步信号。
[0009] S2：时间同步节点B接收时间同步节点A发出的时间同步信号A(n)，获取时间同步信号A(n)的到达时间Tbr(n)、时间同步信号的发射时间Ta(n)、时间同步节点A在第n-1个时钟同步节拍接收时间同步信号B(n-1)的接收时刻Tar(n-1)；
[0010] 时间同步节点A接收时间同步节点B发出的时间同步信号B(n)，获取时间同步信号B(n)的到达时间Tar(n)、时间同步信号的发射时间Tb(n)、时间同步节点B第n-1个时钟同步节拍接收时间同步信号A(n-1)的接收时刻Tbr(n-1)；
[0011] S3：对于时间同步节拍n(n>0)，时间同步节点A、时间同步节点B可以根据所述Ta(n-1)、Tar(n-1)、Tb(n-1)、Tbr(n-1)计算出时间同步节点A、时间同步节点B之间的时差，调整时间同步节点A或B中的一个时钟，实现两者的同步。
[0012] S4：重复S1、S2、S3进行第n+1个节拍的时间同步，进行第n次时间同步。
[0013] 进一步地，在S1步骤中，两个相邻时钟同步节拍n、n+1之间的时间间隔可控。
[0014] 进一步地，在S1步骤中，所述有线传输介质包括同轴电缆、电
力线、光纤。
[0015] 进一步地，在S1步骤中，所述载波信道A和在载波信道B可以同频或异频。
[0016] 进一步地，在S4步骤中，通过多次时间同步，可进一步实现间同步节点A、时间同步节点B之的
频率同步。
[0017] 本发明还提供一种时间同步设备，其特征在于，包括相互连接的时钟模
块、处理模块、时钟同步信号产生模块、时间同步
信号处理模块、发射模块、接收模块。时钟模块负责提供时间同步设备运行所需的时间和频率，并在时间同步完成后对本地时间及频率的进行调整。时钟同步信号产生模块完成待发送时间同步信号的生成。发射模块将时钟同步信号产生模块产生的时间同步信号调制后通过有线传输介质或无线方式在载波信道中向其它时间同步节点传输。接收模块通过有线传输介质或无线方式接收来自其它时间同步节点在载波信道中传输的时间同步信号，并完成相关的变频及信号功率调整工作。时间同步信号处理模块完成接收模块输出的时间同步信号的解调和到达时间的测量。处理模块负责完成时间同步信号生成模块的数据准备及控制，完成时间同步信号处理模块的数据获取及控制；依据所获取的数据完成本时间同步节点与其它时间同步节点之间的时差计算，并根据系统需求，对时钟模块进行频率和/或时差进行调整，完成相对时间同步；完成相对时间同步后，时间同步设备可以向其它设备，包括导航设备、通信设备，提供时间频率信息。
[0018] 进一步地，所述处理模块可以通过互联网连接时间同步
服务器，实现网络授时。
[0019] 进一步地，所述时钟模块可连接外部GNSS授时设备，完成与GNSS时间的同步。
[0020] 本发明还提供一种相对时间同步系统，包括至少两个所述时间同步设备，多个时间同步节点组成星型网络、总线网络、菊花链网络或以上三种网络的混合网络；网络中可设定至少一个时间同步设备作为主节设备，所有其他设备直接或者间接与主设备同步。
[0021] 进一步地，所述主节点可与GNSS授时设备或NTP服务器连接，提供绝对时间基准。
[0022] 与现有技术相比，本发明的优点在于：简化了时间同步节点间的数据传输流程；既可通过有线传输介质也可通过无线方式实现时间同步，在使用有线传输介质时，可通过电力线传输时间同步信号，完成整个通信和导航网络的时间同步，可大幅降施工难度；通过在一个时间同步节点上连接GNSS授时设备或NTP服务器，在相对时间同步的
基础上，即可实现绝对时间同步，降低了系统的组网成本。
附图说明
[0023] 图1为本发明
实施例的一种相对时间同步方法实施例的信息交互
流程图；
[0024] 图2为本发明实施例的时间同步设备的一实施例示意图；
[0025] 图3为本发明实施例的时间同步设备的另一实施例示意图；
[0026] 图4为本发明实施例的时间同步系统的一实施例示意图；
[0027] 图5为本发明实施例的时间同步系统的另一实施例示意图；
[0028] 图6为本发明实施例的时间同步系统的另一实施例示意图。。
具体实施方式
[0029] 本发明实施例提供一种相对时间同步方法、设备及系统。
[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 以下将结合
说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0032] 图1为本发明实施例的一种相对时间同步方法实施例的信息交互流程图，时间同步节点A、时间同步节点B均向对方发射时间同步信号、并接收来自对方的时间同步信号，计算时间节点A和B之间的相对时间差至少需要相邻两个节拍完成，为了不使不失一般性，令n＝1，第0个节拍为初始时间同步节拍，则图1包括：
[0033] 在第0节拍：时间同步节点A在发射时刻Ta(0)向时间同步节点B发射同步信号A(0)，并在Tar(0)时刻接收到来自时间同步节点B的同步信号B(0)，获取发射时间同步信号B(0)的发射时刻Tb(0)及上一节拍时间同步节点的接收时间Tbr(-1)，由于不存在A(-1)信号，所以Tbr(-1)为无效值；当第0个节拍结束时，时间同步节点A获取的有效数据包括Ta(0)、Tar(0)、Tb(0)。时间同步节点B在发射时刻Tb(0)向时间同步节点A发射同步信号B(0)，并在Tbr(0)时刻接收到来自时间同步节点A的同步信号A(0)，获取发射时间同步信号A(0)的发射时刻Ta(0)及上一节拍时间同步节点的接收时间Tar(-1)，由于不存在B(-1)信号，所以Tar(-1)为无效值；当第0个节拍结束时，时间同步节点B获取的有效数据包括Tb(0)、Tbr(0)、Ta(0)。
[0034] 在第1个节拍：时间同步节点A在发射时刻Ta(1)向时间同步节点B发射同步信号A(1)，并在Tar(1)时刻接收到来自时间同步节点B的同步信号B(1)，获取发射时间同步信号B(1)的发射时刻Tb(1)及上一节拍时间同步节点的接收时间Tbr(0)；当第1个节拍结束时，结合第0节拍的数据，时间同步节点A获取的有效数据包括Ta(0)、Tar(0)、Tb(0)、Tbr(0)、Ta(1)、Tar(1)、Tb(1)。时间同步节点B在发射时刻Tb(1)向时间同步节点A发射同步信号B(1)，并在Tbr(1)时刻接收到来自时间同步节点A的同步信号A(1)，获取发射时间同步信号A(1)的发射时刻Ta(1)及上一节拍时间同步节点的接收时间Tar(0)；当第1个节拍结束时，结合第0节拍的数据，时间同步节点B获取的有效数据包括Tb(0)、Tbr(0)、Ta(0)、Tar(0)、Tb(1)、Tbr(1)、Ta(1)；则时间同步节点A、B的时差为
[0035] 在第2个节拍：时间同步节点A在发射时刻Ta(2)向时间同步节点B发射同步信号A(2)，并在Tar(2)时刻接收到来自时间同步节点B的同步信号B(2)，获取发射时间同步信号B(2)的发射时刻Tb(2)及上一节拍时间同步节点的接收时间Tbr(1)；当第1个节拍结束时，结合第1节拍的数据，时间同步节点A获取的有效数据包括Ta(1)、Tar(1)、Tb(1)、Tbr(1)、Ta(2)、Tar(2)、Tb(2)。时间同步节点B在发射时刻Tb(2)向时间同步节点A发射同步信号B(2)，并在Tbr(2)时刻接收到来自时间同步节点A的同步信号A(2)，获取发射时间同步信号A(2)的发射时刻Ta(2)及上一节拍时间同步节点的接收时间Tar(1)；当第2个节拍结束时，结合第1节拍的数据，时间同步节点B获取的有效数据包括Tb(1)、Tbr(1)、Ta(1)、Tar(1)、Tb(2)、Tbr(2)、Ta(2)；则时间同步节点A、B的时差为
[0036] 后续节拍一次类推，对于第n个节拍，时间同步节点A在发射时刻Ta(n)向时间同步节点B发射同步信号A(n)，并在Tar(n)时刻接收到来自时间同步节点B的同步信号B(n)，获取发射时间同步信号B(n)的发射时刻Tb(n)及上一节拍时间同步节点的接收时间Tbr(n-1)；当第n个节拍结束时，结合第n-1节拍的数据，时间同步节点A获取的有效数据包括Ta(n-
1)、Tar(n-1)、Tb(n-1)、Tbr(n-1)、Ta(n)、Tar(n)、Tb(n)。时间同步节点B在发射时刻Tb(n)向时间同步节点A发射同步信号B(n)，并在Tbr(n)时刻接收到来自时间同步节点A的同步信号A(n)，获取发射时间同步信号A(n)的发射时刻Ta(n)及上一节拍时间同步节点的接收时间Tar(n-1)；当第n个节拍结束时，结合第n-1节拍的数据，时间同步节点B获取的有效数据包括Tb(n-1)、Tbr(n-1)、Ta(n-1)、Tar(n-1)、Tb(n)、Tbr(n)、Ta(n)；则时间同步节点A、B的时差为
[0037]
[0038] 在本实施例中，在S1步骤中，两个相邻时钟同步节拍n、n+1之间的时间间隔可控。可以根据系统需求，对时间间隔进行调整。
[0039] 在本实施例中，在S1步骤中，所述有线传输介质包括同轴电缆、电力线、光纤。
[0040] 在本实施例中，在S1步骤中，所述载波信道A和载波信道B可以同频或异频。
[0041] 在本实施例中，在S4步骤中，通过多次时间同步，可进一步实现时间同步节点A、时间同步节点B之的频率同步。
[0042] 图2为本发明实施例的时间同步设备的一实施例示意图，一种时间同步设备，包括相互连接的时钟模块、处理模块、时钟同步信号产生模块、时间同步信号处理模块、发射模块、接收模块。
[0043] 时钟模块：负责提供时间同步设备运行所需的时间和频率，并在时间同步完成后对本地时间及频率的进行调整。
[0044] 时钟同步信号产生模块：完成待发送时间同步信号的生成。
[0045] 发射模块：将时钟同步信号产生模块产生的时间同步信号调制后通过有线传输介质或无线方式在载波信道中向其它时间同步节点传输。
[0046] 接收模块：通过有线传输介质或无线方式接收来自其它时间同步节点在载波信道中传输的时间同步信号，并完成相关的变频及信号功率调整工作。
[0047] 时间同步信号处理模块：完成接收模块输出的时间同步信号的解调和到达时间的测量。
[0048] 处理模块：负责完成时间同步信号生成模块的数据准备及控制，完成时间同步信号处理模块的数据获取及控制；依据所获取的数据完成本时间同步节点与其它时间同步节点之间的时差计算，并根据系统需求，对时钟模块进行频率和/或时差进行调整，完成相对时间同步；完成相对时间同步后，时间同步设备可以向其它设备，包括导航设备、通信设备，提供时间频率信息。
[0049] 考虑到时间同步设备的发射模块及接收模块存在时延，以时间同步节点A、B为例，时间同步节点A存在发射模块时延ta及接收模块时延ra，时间同步节点B存在发射模块时延tb及接收模块时延rb，
[0050] 则
[0051] 图3提供了本发明实施例的时间同步设备的另一实施例示意图，在包括图2所含模块的基础上，新增了包括：
[0052] NTP服务器：NTP服务器连接与处理模块，通过NTP协议，完成时间同步节点与NTP服务器之间的时间同步，使时间同步节点与真实时间完成毫秒级到秒级的时间同步。时间同步服务器是NTP服务器，通过在一个时间同步节点上连接GNSS授时设备或NTP服务器，在相对时间同步的基础上，即可实现绝对时间同步，降低了系统的组网成本。
[0053] GNSS授时设备：GNSS授时设备与时钟模块连接，时钟模块从GNSS授时设备获取GNSS时间，并通过时钟驯服
算法完成本地频率的校正，实现与GNSS系统的时间和频率同步，同步
精度可达10ns量级。
[0054] NTP服务器与GNSS授时设备二者为或关系，时间同步设备中，连接一种即可。
[0055] 本发明还提供一种相对时间同步系统，包括至少两个所述时间同步设备，时间同步节点组成星型网络、总线网络、菊花链网络或以上三种网络的混合网络；网络中可设定至少一个时间同步设备作为主节设备，所有其他设备直接或者间接与主设备同步。
[0056] 图4为本发明实施例的相对时间同步系统的一实施例示意图，为一种星型网络的连接示意图。在所述时间系统中，时间同步设备A位于网络中心，其它网络时间同步设备1、时间同步设备2、时间同步设备3至时间同步设备n分别与时间同步设备A连接，完成与时间同步设备A之间的相对时间同步；当时间同步设备A与GNSS授时设备连接时，时间同步设备A与GNSS时间同步，时间同步设备1～n通过与时间同步设备A同步，间接实现与GNSS时间同步；GNSS授时设备可替换为NTP服务器。
[0057] 图5为本发明实施例的相对时间同步系统的另一实施例示意图，为一种总线网络的连接示意图。在所述时间系统中，时间同步设备A与时间同步设备1、时间同步设备2、时间同步设备3至时间同步设备n均连接正在总线之上，任意两个时间同步设备之间均可通过总线实现时间同步；若时间同步设备A与GNSS授时设备连接时，时间同步设备A与GNSS时间同步，时间同步设备1～n通过与时间同步设备A同步，间接实现与GNSS时间同步；GNSS授时设备可替换为NTP服务器。
[0058] 图6为本发明实施例的相对时间同步系统的另一实施例示意图，为一种菊花链网络的连接示意图。不失一般性，令时间同步设备1为起始节点，时间同步设备N为末节点；时间同步设备1与时间同步设备2连接，时间同步设备2连接与时间同步设备1、3连接，时间同步设备3与时间同步设备2、4连接，以此类推，时间同步设备N-1与时间同步设备N-2、N连接，时间同步设备N与时间同步设备N-1连接；网络中时间同步设备i+1与时间同步设备i同步(N-1≧i≧1)，通过两两之间同步实现所有节点同步，即时间同步设备2与时间同步设备1同步，时间同步设备3与时间同步设备2同步，依次类推，时间同步设备N与时间同步设备N-1同步。特殊情况下，时间同步设备N可与时间同步设备1连接，形成环形网络。若时间同步设备1与GNSS授时设备连接时，时间同步设备1与GNSS时间同步，时间同步设备2～N通过两两之间的传递，间接实现所有时间同步设备与GNSS时间同步；GNSS授时设备可替换为NTP服务器。
[0059] 在本实施例中，所述主节点可与GNSS授时设备或NTP服务器连接，提供绝对时间基准。
[0060] 与现有技术相比，本发明的优点在于：简化了时间同步节点间的数据传输流程；既可通过有线传输介质也可通过无线方式实现时间同步，在使用有限介质时，可通过电力线传输时间同步信号，完成整个通信和导航网络的时间同步，可大幅降低施工难度；通过在一个时间同步节点上连接GNSS授时设备或NTP服务器，在相对时间同步的基础上，即可实现绝对时间同步，降低了系统的组网成本。
[0061] 以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的
权利要求保护范围之内。
