【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光通信，具体涉及一种空间激光通信的时间同步方法。
技术介绍
1、随着空间技术的不断进步，空间激光通信技术日益成熟，并与其他技术如量子通信等不断融合。空间激光通信以其高带宽、保密性强等优点，在数据传输、量子通信、时频传递和测距等领域广泛应用，特别是在空间量子通信中，激光通信可为量子通信提供时间同步等服务，二者的结合具有巨大的应用前景。
2、在诸多领域，如基础研究、航空航天、国家安全等，高精度的时间计量和时间同步技术至关重要。随着相关技术的发展，对时间同步精度的要求也越来越高，例如量子通信速率提高时，对时间同步精度和探测器的时间精度要求达到优于50ps量级，以满足高速数据传输和精确控制等需求。
3、传统的基于电子学的时间同步方法，在面对高速空间激光通信时，存在一定的局限性。一般直接从激光通信提取出来的低频同步信号同步精度在100ps左右，难以满足更高精度的同步需求，促使研究人员探索新的时间同步方法以提高同步精度。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种空间激光通信的时间同步方法，包括如下步骤：
2、s1、将时间信号编码、频率信号调制后，复合成为原始通信信号，将原始通信信号从地面端向空间端发射，该信号在空间中传输后被空间端接收；
3、s2、空间端将接收通信信号进行解调，对得到的接收时间信号通过时间同步算法进行同步处理；
4、s3、空间端将接收通信信号进行解调，对得到的频率信号进行相位误差补偿
5、进一步地，步骤s2中，线性矫正时钟表达式为：
6、
7、其中，li(t)为第二时间信号节点i在时间t的逻辑时间，为第二时间信号节点i的漂移校正参数，为第二时间信号节点i的偏移校正参数,τi(t)为硬件时间，v为时间节点的集合。
8、3.根据权利要求2中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，漂移矫正参数和漂移矫正参数的更新迭代表达式为：
9、
10、其中，η为学习率，e为时间误差函数。
11、进一步地，步骤s3中，实际晶体振荡器频率fi(t)表达式为：
12、fi(t)＝αi(t)f0，i∈v
13、其中，αi(t)为通信信号节点i在t时刻的时钟漂移，f0为晶体振荡器的标称频率，v为时间节点的集合；
14、在t时刻，地面发射端i发射信号的震荡源的相位表达式为：
15、
16、fi＝f0+δfi
17、其中，i为发射端，j为接收端，fi为地面发射端在t0时刻的频率，f0为标称频率，δfi为相对于标称频率的频率偏移，为初始相位，ni(t)为相位噪声；
18、在t+tij时刻，空间接收端j接收到同步信号的震荡源的相位表达式为：
19、
20、其中，为空间接收端接收信号初始相位，nj(t+tij)为空间接收端相位噪声。
21、进一步地，在空间和地面端接收到信号后对信号进行调解，得到相位同步误差补偿表达式为：
22、
23、其中，为空间端调解后与空间接收端接收信号初始相位的相位差，为地面端调解后与地面接收端接收信号初始相位的相位差。
24、进一步地，步骤s1中，将时间信号分成若干个时间节点，对不同的时间节点设定相应的脉冲位置，把用脉冲位置对时间信号进行编码，得到的编码后信号以脉冲在不同时间节点的分布来携带原时间信号信息。
25、相比于现有技术，本专利技术具有如下有益技术效果：
26、精确的时间同步效果：通过在地面端对时间信号进行编码，然后在空间端采用时间同步算法进行处理，能够有效校准空间端和地面端的时间基准。例如，在一些卫星通信系统中，这种方式可以使卫星上的设备时间与地面控制中心的时间精准同步，为后续的数据传输和指令交互提供统一的时间标准。精准的时间同步有助于提高通信系统的整体效率，比如在定时数据传输任务中，能够确保数据在准确的时间点进行发送和接收，减少因时间偏差导致的数据传输错误。
27、频率信号的高精度补偿效果：对频率信号进行相位误差补偿可以纠正由于信号在空间传输过程中受到的各种干扰(如大气折射、设备噪声等)所导致的频率偏差。这就好比在一个高精度的音频传输系统中，通过补偿相位误差来还原声音的真实频率，保证声音的质量。在空间激光通信中，频率信号的高精度补偿能够提高通信质量，降低误码率。例如，在高速数据传输场景下，准确的频率信号可以确保数字信号的正确解调，避免数据传输中的比特错误。
28、高效的通信信号复用效果：经过时间同步的时间信号和经过相位误差补偿的频率信号通过复用模块复合，实现了频率时间同步的通信信号。这种复用的方式可以更有效地利用通信信道资源，提高通信系统的传输容量。就像在多任务通信系统中，将不同功能的信号(如语音信号和数据信号)通过复用技术在同一信道中传输，增加了系统的实用性和灵活性。在空间激光通信中，这种复用后的信号可以在保证时间和频率精度的前提下，同时传输多种类型的数据，如科学探测数据、控制指令等，增强了通信系统的综合性能。
29、增强的通信可靠性效果：整个过程从信号的发射、传输到接收后的处理，通过对时间和频率的精确控制，提高了通信信号的抗干扰能力。在复杂的空间环境中，信号容易受到各种干扰因素的影响而出现失真或错误。而这种时间同步和频率补偿的技术手段能够纠正这些问题，使得通信系统在面对干扰时能够更稳定地工作。例如，在太阳活动高峰期，空间环境中的电磁干扰增强，采用这种技术的通信系统能够更好地维持通信的可靠性，保证信息的准确传输。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，步骤S2中，线性矫正时钟表达式为：
3.根据权利要求2中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，漂移矫正参数和漂移矫正参数的更新迭代表达式为：
4.根据权利要求1中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，步骤S3中，实际晶体振荡器频率fi(t)表达式为：
5.根据权利要求4中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，在空间和地面端接收到信号后对信号进行调解，得到相位同步误差补偿表达式为：
6.根据权利要求1中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，步骤S1中，将时间信号分成若干个时间节点，对不同的时间节点设定相应的脉冲位置，把用脉冲位置对时间信号进行编码，得到的编码后信号以脉冲在不同时间节点的分布来携带原时间信号信息。
【技术特征摘要】
1.一种空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，步骤s2中，线性矫正时钟表达式为：
3.根据权利要求2中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，漂移矫正参数和漂移矫正参数的更新迭代表达式为：
4.根据权利要求1中所述的空间激光通信的时间同步方法，其特征在于，步骤s3中，实际晶体振荡器频率fi(t...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁劲锋，刘念，莫玲莹，覃发超，华鸣峰，
申请(专利权)人：江苏智慧工场技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。