一种基于Chirp信号的BPM短波授时信号与定时方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108333916A(43)申请公布日2018.07.27(21)申请号201810211596.8(22)申请日2018.03.15(71)申请人中国科学院国家授时中心地址710600陕西省西安市临潼区书院东路3号(72)发明人袁江斌闫温合华宇李实锋胡召鹏高媛媛(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人顾潮琪(51)Int.Cl.G04R20/00(2013.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种基于Chirp信号的BPM短波授时信号与定时方法(57)摘要本发明提供了一种基于Chirp信号的BPM短波授时信号与定时方法，授时信号由两个中心频率为零、调频互为相反数的Chirp基带信号通过时分方式进行组合并对载波频率进行调制得到，用于实现授时功能，接收终端能够获得比原BPM时号更高的信号测量精度和额外的抗干扰增益，进而获得更为可靠的定时性能。本发明提供的授时信号可以兼容原BPM短波授时系统，不影响原系统用户使用；本发明提供的授时信号具有良好的抗多径衰落和抗多普勒频移等优点，特别适用于短波信道；本发明提供的授时信号通过简单的匹配滤波即可实现校频和定时，无需复杂的载波环路和码跟踪环路。CN108333916ACN108333916A权利要求书1/1页1.一种基于Chirp信号的BPM短波授时信号，其特征在于：所述授时信号的时域定义式式中，A为信号幅度，Re(·)表示取信号实部，f0表示载波频率，取值为2.5MHz、5MHz、10MHz或15MHz；Ta＝TU+TG1，Tb＝Ta+T，Tc＝Tb+Tg，Td＝Tc+T，Tg表示CD(t)结束时刻与CU(t)起始时刻之间2的时间间隔，0≤Tg≤Ts-2T；频率随时间线性将小的Chirp基带复信号CD(t)＝exp[j(-Kπt+2πBt)]，时长记为T；频率随时间线性增加的Chirp基带复信号CU(t)＝exp[j(Kπt-πBt)]，时长记为T；j表示虚数单位，K＝B/T表示调频率，B表示信号带宽。2.根据权利要求1所述的基于Chirp信号的BPM短波授时信号，其特征在于：所述的授时信号插入在原BPM发播程序中的协调时UTC时号和世界时UT1时号的时间段中，并保持原BPM时号格式不变；所述授时信号的起始时刻与原协调时UTC时号和世界时UT1时号结束时刻之间的时间间隔记为TG1；所述授时信号的结束时刻与原协调时UTC时号和世界时UT1时号起始时刻之间的时间间隔记为TG2；TG1、TG2不得小于0.1s，并且TG2≥TG1；所述的授时信号带宽不大于原BPM短波授时系统的可用总带宽；所述授时信号的总时长TS≤1-(TU+TG1+TG2)，式中，TU表示原协调时UTC时号和世界时UT1时号所占用的时长。3.一种权利要求1所述基于Chirp信号的BPM短波授时信号的定时方法，其特征在于包括下述步骤：(1)接收终端经过天线接收、混频、下变频、A/D采样得到基带复信号，采用两个串接的匹配滤波器对该基带复信号进行匹配接收；第一个匹配滤波器特性与CD(t)信号匹配；第二个匹配滤波器特性与CU(t)信号匹配；(2)计算本地载波与载波频率的频差式中，tl表示第l个匹配滤波器输出峰值时刻；τl表示第l个匹配滤波器输出的理论峰值时刻，并且有τdl＝τl-tl，l＝1,2；(3)对τdl进行修正，式中，fs表示基带采样率，表示第l个匹配滤波器输出峰值，表示超前一个采样时间间隔的匹配滤波器输出值，表示滞后一个采样时间间隔的匹配滤波器输出值；(4)计算本地载波与载波频率的频差调整本地载波频率，计算CD(t)信号的到达时间(5)计算接收终端1PPS与1PPS(UTC-NTSC)的时差Tδ＝TOA1-Tdelay，式中，Tdelay＝TU+TG+Td-0.02，Td由传播时延和终端通道时延组成。2CN108333916A说明书1/6页一种基于Chirp信号的BPM短波授时信号与定时方法技术领域[0001]本发明涉及授时与信息处理技术领域，特别是指一种BPM短波授时信号与定时方法。背景技术[0002]作为大科学装置之一，BPM短波授时系统是一种我国自主掌握的远程陆基无线电授时服务系统，具有作用距离远、接收设备简单、价格低廉以及拥有战时顽存性等优点。BPM短波授时系统每天以4个频率(2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz)交替发播标准时间和标准频率信号，发播内容包括协调世界时UTC时号、世界时UT1时号以、空载波以及BPM呼号。BPM授时发播程序：(1)59m00s～00m00s和29m00s～30m00s发播BPM呼号；(2)00m00s～10m00s、15m00s～25m00s、30m00s～40m00