一种双向测距与时间同步系统的设计与分析

马红皎，吴华兵,3，李梦,3，王康,3，武建锋，何在民，胡永辉



一种双向测距与时间同步系统的设计与分析

马红皎1,2，吴华兵1,2,3，李梦1,2,3，王康1,2,3，武建锋1,2，何在民1,2，胡永辉1,2

（1. 中国科学院国家授时中心，西安 710600；2. 中国科学院时间频率基准重点实验室，西安 710600；3. 中国科学院大学，北京 100049）

在研究双向单程伪距测量原理的基础上，设计了双向测距与时间同步（DRTS）终端系统总体构架，阐述了在系统中使用的技术，并搭建了基于DSP＋FPGA的双向测距与时间同步系统软硬件平台。实验结果表明，此系统的码速率为5MHz、中心频率为15 MHz时，测距和时间同步的分辨率可达0.15cm和5ps（@1s），采用不同频率源时测距和时间同步的精度分别为1.038 m和3.46 ns, 采用相同频率源时分别为0.28 cm和9.43 ps（参考频率稳定度1×10-10/d量级）。与国外同类产品相比具有测量精度优势，但考虑通用性，此系统的硬件仍需进一步优化，软件上需要做到码速率可调。

精密测距；时间同步；双向单程伪距测量；双向测距与时间同步（DRTS）

0 引言

随着航天航空试验、导航、通信、电力等科学技术的发展，越来越多的工程和科学领域需要精密时间同步。比如：世界各时间实验室需要纳秒或亚纳秒量级的高精度时间同步；卫星发射、测控，试验靶场的原子钟需要标校；导航卫星之间、卫星与地面站、地面站之间需要高精度时间同步；另外，自主编队航天器（AFF）、组网飞行器等，也需精密基线测量和时间同步。基于双向精密测距的时间同步终端，在国内尚无成熟商业产品，国内用户目前主要依靠进口。……