一种星间链路的时间同步方法、装置及介质

摘要

本发明公开了一种星间链路的时间同步方法、装置及介质，适用于卫星通信领域。该方法在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，当前基准点为同步卫星节点，卫星节点至少存在一个，通过第一时差、第二时差、路径传输延迟时间、处理延时时间确定的时间同步方法，进而完成当前基准点对应的相邻卫星节点的时间同步，以便进行下一个时间基准点对应的相邻卫星节点时间同步。可避免对其他系统授时的严重依赖，实现在特殊时期无法通过北斗/GPS授时系统授时的情况下的时间同步，提高星间链路的时间同步的独立性和可靠性。

权利要求

1.一种星间链路的时间同步方法，其特征在于，包括：

在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，所述当前基准点为同步卫星节点，相邻的所述卫星节点至少存在一个；

控制所述卫星节点发送时间测量帧至所述当前基准点以便所述当前基准点根据所述时间测量帧确定第一时差，并根据所述第一时差以及所述时间测量帧生成对应的时间测量反馈帧以发送至所述卫星节点；

控制所述卫星节点根据所述时间测量反馈帧确定第二时差，根据所述第一时差与所述第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间；

根据所述路径传输延迟时间、所述第一时差、所述第二时差以及所述卫星节点的处理延时时间的对应关系确定所述卫星节点的时间差；

根据所述时间差对所述卫星节点进行校准以完成所述卫星节点的时间同步；

对应地，控制所述当前基准点根据所述时间测量帧确定第一时差，包括：控制所述当前基准点通过所述时间测量帧的帧头起始时间与所述当前基准点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生时间差确定为所述第一时差，其中，所述时间测量帧的帧头的起始位与所述卫星节点的本地秒脉冲信号的上升沿位对齐；

对应地，所述第一时差包括所述卫星节点发送所述时间测量帧至所述当前基准点的第一延迟时间与所述当前基准点接收所述时间测量帧的第一处理时延；

对应地，所述根据所述时间测量反馈帧确定第二时差，包括：

通过所述时间测量反馈帧的帧头起始时间与所述卫星节点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生的时间差确定为所述第二时差；

对应地，所述第二时差包括所述当前基准点发送所述时间测量反馈帧至所述卫星节点的第二延迟时间与所述卫星节点接收所述时间测量反馈帧的第二处理时延。

2.根据权利要求1所述的星间链路的时间同步方法，其特征在于，当所述卫星节点与所述当前基准点位于同轨链路时，所述根据所述第一时差与所述第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间，包括：通过所述第一时差的所述第一延迟时间与所述第二时差的所述第二延迟时间的时间误差值确定所述路径传输延迟时间。

3.根据权利要求1所述的星间链路的时间同步方法，其特征在于，当所述卫星节点与所述当前基准点位于异轨链路时，所述根据所述第一时差与所述第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间，包括：通过所述第一时差的所述第一延迟时间与所述第二时差的所述第二延迟时间的时间误差值确定初始路径传输延迟时间；

获取所述当前基准点的所述时间测量反馈帧的星历信息；

根据所述星历信息确定所述当前基准点与所述卫星节点的距离信息以及相对传输速度；

通过所述距离信息与所述相对传输速度对所述初始路径传输延迟时间进行修正得到所述路径传输延迟时间。

4.根据权利要求2所述的星间链路的时间同步方法，其特征在于，所述同轨链路的所述时间测量反馈帧的帧格式包括同步头、帧头、链路类型、待同步卫星节点编号、时间基准节点编号和时差。

5.根据权利要求3所述的星间链路的时间同步方法，其特征在于，所述异轨链路的所述时间测量反馈帧的帧格式包括同步头、帧头、链路类型、待同步卫星节点编号、时间基准节点编号、时差和所述星历信息。

6.根据权利要求1所述的星间链路的时间同步方法，其特征在于，所述卫星节点的处理延时时间包括所述第一处理时延与所述第二处理时延的时延差值。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的星间链路的时间同步方法，其特征在于，所述根据所述路径传输延迟时间、所述第一时差、所述第二时差以及所述卫星节点的处理延时时间的对应关系确定所述卫星节点的时间差，包括：将所述第一时差减所述第二时差得到时差值；

将所述时差值减所述路径传输延迟时间得到误差值；

将所述误差值减所述处理延时时间得到所述时间差。

8.一种星间链路的时间同步装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，所述当前基准点为同步卫星节点，相邻的所述卫星节点至少存在一个；

发送模块，用于控制所述卫星节点发送时间测量帧至所述当前基准点以便所述当前基准点根据所述时间测量帧确定第一时差，并根据所述第一时差以及所述时间测量帧生成对应的时间测量反馈帧以发送至所述卫星节点；

第一确定模块，用于控制所述卫星节点根据所述时间测量反馈帧确定第二时差，根据所述第一时差与所述第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间；

第二确定模块，用于根据所述路径传输延迟时间、所述第一时差、所述第二时差以及所述卫星节点的处理延时时间的对应关系确定所述卫星节点的时间差；

校准模块，用于根据所述时间差对所述卫星节点进行校准以完成所述卫星节点的时间同步；

对应地，控制所述当前基准点根据所述时间测量帧确定第一时差，包括：控制所述当前基准点通过所述时间测量帧的帧头起始时间与所述当前基准点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生时间差确定为所述第一时差，其中，所述时间测量帧的帧头的起始位与所述卫星节点的本地秒脉冲信号的上升沿位对齐；

对应地，所述第一时差包括所述卫星节点发送所述时间测量帧至所述当前基准点的第一延迟时间与所述当前基准点接收所述时间测量帧的第一处理时延；

对应地，所述根据所述时间测量反馈帧确定第二时差，包括：

通过所述时间测量反馈帧的帧头起始时间与所述卫星节点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生的时间差确定为所述第二时差；

对应地，所述第二时差包括所述当前基准点发送所述时间测量反馈帧至所述卫星节点的第二延迟时间与所述卫星节点接收所述时间测量反馈帧的第二处理时延。

9.一种星间链路的时间同步装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的星间链路的时间同步方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的星间链路的时间同步方法的步骤。

说明书

一种星间链路的时间同步方法、装置及介质

技术领域

[0001] 本发明涉及卫星通信领域，特别是涉及一种星间链路的时间同步方法、装置及介质。

背景技术

[0002] 常规地面网络时间同步、卫星网络时间同步主要使用北斗或者全球定位系统（Global Positioning System，GPS）等导航系统进行授时同步，网络时间同步的精度由北斗/GPS接收机决定，可见低轨卫星网络的时间同步性能严重依赖于导航系统。

[0003] 低轨卫星网络受国际形势限制或者存在北斗/GPS无法使用的情况，同时地面授时同步不能保证覆盖全球的卫星星座全网同步，基于上述两种情况无法定位授时的情况下，导致低轨卫星网络通信的可靠性降低。

[0004] 因此，寻求一种星间链路的时间同步方法是本领域技术人员亟需要解决的。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种星间链路的时间同步方法、装置及介质，可避免对其他系统授时的严重依赖，实现在特殊时期无法通过北斗/GPS授时系统授时的情况下的时间同步，提高星间链路的时间同步的独立性和可靠性。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种星间链路的时间同步方法，包括：

[0007] 在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，当前基准点为同步卫星节点，卫星节点至少存在一个；

[0008] 控制卫星节点发送时间测量帧至当前基准点以便当前基准点根据时间测量帧确定第一时差，并根据第一时差以及时间测量帧生成对应的时间测量反馈帧以发送至卫星节点；

[0009] 控制卫星节点根据时间测量反馈帧确定第二时差，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间；

[0010] 根据路径传输延迟时间、第一时差、第二时差以及卫星节点的处理延时时间的对应关系确定卫星节点的时间差；

[0011] 根据时间差对卫星节点进行校准以完成卫星节点的时间同步。

[0012] 优选地，根据时间测量帧确定第一时差，包括：

[0013] 通过时间测量帧的帧头起始时间与当前基准点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生时间差确定为第一时差，其中，时间测量帧的帧头的起始位与卫星节点的本地秒脉冲信号的上升沿位对齐；

[0014] 对应地，第一时差包括卫星节点发送时间测量帧至当前基准点的第一延迟时间与当前基准点接收时间测量帧的第一处理时延。

[0015] 优选地，根据时间测量反馈帧确定第二时差，包括：

[0016] 通过时间测量反馈帧的帧头起始时间与卫星节点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生的时间差确定为第二时差；

[0017] 对应地，第二时差包括当前基准点发送时间测量反馈帧至卫星节点的第二延迟时间与卫星节点接收时间测量反馈帧的第二处理时延。

[0018] 优选地，当卫星节点与当前基准点位于同轨链路时，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间，包括：

[0019] 通过第一时差的第一延迟时间与第二时差的第二延迟时间的时间误差值确定路径传输延迟时间。

[0020] 优选地，当卫星节点与当前基准点位于异轨链路时，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间，包括：

[0021] 通过第一时差的第一延迟时间与第二时差的第二延迟时间的时间误差值确定初始路径传输延迟时间；

[0022] 获取当前基准点的时间测量反馈帧的星历信息；

[0023] 根据星历信息确定当前基准点与卫星节点的距离信息以及相对传输速度；

[0024] 通过距离信息与相对传输速度对初始路径传输延迟时间进行修正得到路径传输延迟时间。

[0025] 优选地，同轨链路的时间测量反馈帧的帧格式包括同步头、帧头、链路类型、待同步卫星节点编号、时间基准节点编号和时差。

[0026] 优选地，异轨链路的时间测量反馈帧的帧格式包括同步头、帧头、链路类型、待同步卫星节点编号、时间基准节点编号、时差和星历信息。

[0027] 优选地，卫星节点的处理延时时间包括第一处理时延与第二处理时延的时延差值。

[0028] 优选地，根据路径传输延迟时间、第一时差、第二时差以及卫星节点的处理延时时间的对应关系确定卫星节点的时间差，包括：

[0029] 将第一时差减第二时差得到时差值；

[0030] 将时差值减路径传输延迟时间得到误差值；

[0031] 将误差值减处理延时时间得到时间差。

[0032] 为解决上述技术问题，本发明还提供一种星间链路的时间同步装置，包括：

[0033] 获取模块，用于在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，当前基准点为同步卫星节点，卫星节点至少存在一个；

[0034] 发送模块，用于控制卫星节点发送时间测量帧至当前基准点以便当前基准点根据时间测量帧确定第一时差，并根据第一时差以及时间测量帧生成对应的时间测量反馈帧以发送至卫星节点；

[0035] 第一确定模块，用于控制卫星节点根据时间测量反馈帧确定第二时差，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间；

[0036] 第二确定模块，用于根据路径传输延迟时间、第一时差、第二时差以及卫星节点的处理延时时间的对应关系确定卫星节点的时间差；

[0037] 校准模块，用于根据时间差对卫星节点进行校准以完成卫星节点的时间同步。

[0038] 为解决上述技术问题，本发明还提供一种星间链路的时间同步装置，包括：

[0039] 存储器，用于存储计算机程序；

[0040] 处理器，用于执行计算机程序时实现如上述星间链路的时间同步装置的步骤。

[0041] 为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述星间链路的时间同步装置的步骤。

[0042] 本发明提供的一种星间链路的时间同步方法，包括：在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，当前基准点为同步卫星节点，卫星节点至少存在一个；控制卫星节点发送时间测量帧至当前基准点以便当前基准点根据时间测量帧确定第一时差，并根据第一时差以及时间测量帧生成对应的时间测量反馈帧以发送至卫星节点；控制卫星节点根据时间测量反馈帧确定第二时差，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间；根据路径传输延迟时间、第一时差、第二时差以及卫星节点的处理延时时间的对应关系确定卫星节点的时间差；根据时间差对卫星节点进行校准以完成卫星节点的时间同步。该方法对一个同步卫星节点作为时间基准点，通过第一时差、第二时差、路径传输延迟时间、处理延时时间确定的时间同步方法，进而完成当前基准点对应的相邻卫星节点的时间同步，以便进行下一个时间基准点对应的相邻卫星节点时间同步。可避免对其他系统授时的严重依赖，实现在特殊时期无法通过北斗/GPS授时系统授时的情况下的时间同步，提高星间链路的时间同步的独立性和可靠性。

[0043] 另外，本发明还提供了一种星间链路的时间同步装置及介质，具有如上述星间链路的时间同步方法相同的有益效果。

附图说明

[0044] 为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0045] 图1为本发明实施例提供的一种星间链路的时间同步方法的流程图；

[0046] 图2为本发明实施例提供的星间链路系统架构图；

[0047] 图3为本发明实施例提供的时差测量过程时序图；

[0048] 图4为本发明实施例提供的时间测量帧的帧结构示意图；

[0049] 图5为本发明实施例提供的同轨链路的时间测量反馈帧的帧结构示意图；

[0050] 图6为本发明实施例提供的异轨链路的时间测量反馈帧的帧结构示意图；

[0051] 图7为本发明实施例提供的一种星间链路的时间同步装置的结构图；

[0052] 图8为本发明实施例提供的另一种星间链路的时间同步装置的结构图。

具体实施方式

[0053] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护范围。

[0054] 本发明的核心是提供一种星间链路的时间同步方法、装置及介质，可避免对其他系统授时的严重依赖，实现在特殊时期无法通过北斗/GPS授时系统授时的情况下的时间同步，提高星间链路的时间同步的独立性和可靠性。

[0055] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0056] 需要说明的是，卫星根据不同的运行高度，大致分为三类，高轨道卫星、中轨道卫星和低轨道卫星。低轨卫星系统一般是指多个低轨道卫星构成的可以进行实时信息处理的大型卫星系统，其中低轨道卫星的分布称之为低轨卫星星座。由于距离地面近，低轨卫星通信系统具有时延小，路径损耗小，发射功率小等优势，广泛应用于各个领域。低轨卫星星座能够提供全球覆盖，迅速提高卫星通信、卫星遥感等能力；在通信宽带方面潜力巨大，能够以较低的信号传播延迟来提高服务质量；将低轨星座应用于当前的全球导航卫星系统信号增强，能够实现快速精确定位。本发明基于星间链路的时间同步方法，适用于低轨卫星星座。由于低轨卫星受国际形势限制星座系统的地球站主要布设在国内，成本控制以及实现的复杂度也是核心制约因素，导致地面站授时同步不能保证覆盖全球的卫星星座全网同步。

[0057] 图1为本发明实施例提供的一种星间链路的时间同步方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

[0058] S11：在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，当前基准点为同步卫星节点，卫星节点至少存在一个；

[0059] 图2为本发明实施例提供的星间链路系统架构图，如图2所示，位于同一个轨道面的同轨的相邻卫星相对距离变化趋势稳定，不同轨道面的异轨的相邻卫星的相对距离高动态变化。该星间链路系统由分布在M个轨道面的N个卫星和地球站等组成。每颗卫星配置2条同轨星间链路，分别与同轨前后方卫星进行双向通信，每个轨道面选取2颗卫星（互为备份，° ° ° °0<相位差<90、或90<相位差<180）各配置2条异轨星间链路，分别与相邻两个轨道的同相位卫星进行双向通信。同轨星间链路和异轨星间链路均与相邻卫星保持固定连接，异轨星间链路在赤道和两级附近可能出现周期性中断重连接。

[0060] 在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，当前基准点位于星间链路内的已同步卫星节点。对于已同步卫星节点，在星间链路内的首个卫星节点进行同步时，可以依据星地链路的地球站系统对首个卫星节点进行授时校准。与当前基准点相邻的卫星节点，可以是异轨星间链路的卫星，也可以是同轨星间链路的卫星。为了保证星间链路的卫星节点的同步，相邻的卫星节点至少为一个，若当前基准点为首个同步卫星节点，可以在星间链路的角落位置，其在同轨或者异轨链路上存在待同步的卫星节点最多3个。需要说明的是，本发明对于相邻的卫星节点基于当前基准点的同轨链路的上下两个卫星节点以及异轨链路的左右两个卫星节点的相邻方向。对于同轨链路上的卫星节点以及异轨链路的卫星节点进行后续的时间同步过程中，不区分时间同步顺序，可以同时进行，也可以先进行同轨链路上的卫星节点，或者异轨链路上的卫星节点等。

[0061] 以当前基准点相邻的卫星节点完成时间同步后，寻找以当前基准点相邻的卫星节点作为下一个新的当前基准点，继续时间同步校准，直到星间链路的卫星节点全部作为当前基准点校准完成。

[0062] S12：控制卫星节点发送时间测量帧至当前基准点以便当前基准点根据时间测量帧确定第一时差，并根据第一时差以及时间测量帧生成对应的时间测量反馈帧以发送至卫星节点；

[0063] 具体地，控制卫星节点发送时间测量帧至当前基准点，结合上段内容，可以将同轨或者异轨链路上的卫星节点同时发送对应的时间测量帧至当前基准点。当前基准点根据时间测量帧的数据确定第一时差，时间测量帧的帧结构会规定当前帧的有效内容起始位置和卫星节点发送信号的时刻，通过起始位置可以知道当前基准点对应的时差，并根据第一时差以及时间测量帧生成对应的时间反馈帧，发送至卫星节点。

[0064] 需要说明的是，时间反馈帧根据卫星节点以及当前基准点的链路关系的设置不同，若卫星节点与当前基准点为同轨链路，其处于相对距离变化较小，不需要再附加其他数据发送至卫星节点。若卫星节点与当前基准点为异轨链路，其处于高动态距离，变化较大，需要随时了解当前基准点的位置信息，需要另附加能够实时得到当前基准点的轨迹信息以发送至卫星节点。

[0065] S13：控制卫星节点根据时间测量反馈帧确定第二时差，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间；

[0066] 根据不同的星间链路的卫星节点接收到的时间测量反馈帧，以确定对应的第二时差，同时，在时间测量反馈帧的数据内可跟随第一时差的信息，将第一时差与第二时差的对应关系确定卫星节点与当前基准点的路径传输延迟时间。

[0067] 需要说明的是，结合上段的同轨异轨的星间链路的卫星节点与当前基准点的距离变化，其路径传输延迟时间不同。当为同轨链路时，第一时差与第二时差确定的路径传输延迟时间不需要进行修正。当为异轨链路时，在基于第一时差与第二时差的基础上，由于高动态距离的变化，需要对其进行修正才得到对应的路径传输延迟时间。

[0068] S14：根据路径传输延迟时间、第一时差、第二时差以及卫星节点的处理延时时间的对应关系确定卫星节点的时间差；

[0069] 具体地，卫星节点的处理延时时间基于卫星节点与当前基准点之间的发送与接收对应的帧数据的处理延时时间的差值，可通过地面测试，提前获取每颗卫星的处理时延，并存储在相应的卫星中进行查表使用。根据得到的四个时间参数，以确定卫星节点的时间差。四个时间参数的对应关系具体包括：

[0070] 将第一时差减第二时差得到时差值；

[0071] 将时差值减路径传输延迟时间得到误差值；

[0072] 将误差值减处理延时时间得到时间差。

[0073] S15：根据时间差对卫星节点进行校准以完成卫星节点的时间同步。

[0074] 通过得到的时间差修正卫星节点的本地时间基准以完成卫星节点的时间同步。

[0075] 本发明实施例提供的一种星间链路的时间同步方法，包括：在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，当前基准点为同步卫星节点，卫星节点至少存在一个；控制卫星节点发送时间测量帧至当前基准点以便当前基准点根据时间测量帧确定第一时差，并根据第一时差以及时间测量帧生成对应的时间测量反馈帧以发送至卫星节点；控制卫星节点根据时间测量反馈帧确定第二时差，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间；根据路径传输延迟时间、第一时差、第二时差以及卫星节点的处理延时时间的对应关系确定卫星节点的时间差；根据时间差对卫星节点进行校准以完成卫星节点的时间同步。该方法对一个同步卫星节点作为时间基准点，通过第一时差、第二时差、路径传输延迟时间、处理延时时间确定的时间同步方法，进而完成当前基准点对应的相邻卫星节点的时间同步，以便进行下一个时间基准点对应的相邻卫星节点时间同步。可避免对其他系统授时的严重依赖，实现在特殊时期无法通过北斗/GPS授时系统授时的情况下的时间同步，提高星间链路的时间同步的独立性和可靠性。

[0076] 在上述实施例的基础上，步骤S12中的根据时间测量帧确定第一时差，包括：

[0077] 通过时间测量帧的帧头起始时间与当前基准点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生时间差确定为第一时差，其中，时间测量帧的帧头的起始位与卫星节点的本地秒脉冲信号的上升沿位对齐；

[0078] 对应地，第一时差包括卫星节点发送时间测量帧至当前基准点的第一延迟时间与当前基准点接收时间测量帧的第一处理时延。

[0079] 图3为本发明实施例提供的时差测量过程时序图，如图3所示，卫星节点发送时间测量帧至当前基准点，其中时间测量帧的帧头起始时间与当前基准点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生的时间差确定为第一时差，其前提是时间测量帧的帧头起始位与卫星节点的秒脉冲信号的上升沿位对齐。

[0080] 对应地，第一时差 为卫星节点发送的时间测量帧帧头起始时间与当前基准点的本地1PPS时间基准间的时间差，包括卫星节点发送时间测量帧至当前基准点的第一延迟时间 与当前基准点接收时间测量帧的第一处理时延 ，具体的公式如下：

[0081]

[0082] 相应地，步骤S13中的根据时间测量反馈帧确定第二时差，包括：

[0083] 通过时间测量反馈帧的帧头起始时间与卫星节点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生的时间差确定为第二时差；

[0084] 对应地，第二时差包括当前基准点发送时间测量反馈帧至卫星节点的第二延迟时间与卫星节点接收时间测量反馈帧的第二处理时延。

[0085] 如图3所示，当前基准点发送时间测量反馈帧，时间测量反馈帧的帧头起始时间与当前基准点的本地秒脉冲信号的上升沿时间产生的时间差确定为第二时差，其前提是时间测量帧的帧头起始位与卫星节点的秒脉冲信号的上升沿位对齐。

[0086] 对应地，第二时差 为卫星节点接收的时间测量反馈帧帧头起始时间与当前基准点的本地1PPS时间基准间的时间差，包括当前基准点发送时间测量反馈帧至卫星节点的第二延迟时间 与卫星节点接收时间测量反馈帧的第二处理时延 ，具体的公式如下：

[0087]

[0088] 其中 ， 为待求 解的时 间差 。通 过 的公 式可以 得到 ，即。

[0089] 本实施例根据时间测量帧确定第一时差、根据时间测量反馈帧确定第二时差，便于后续得到时间差。

[0090] 在得到第一时差和第二时差之后，由于卫星节点与当前基准点的星间链路对应的关系不同，分为两种情况，一种是卫星节点与当前基准点位于同轨链路，一种是卫星节点与当前基准点位于异轨链路，两种情况下确定的路径传输延迟时间不同。

[0091] 当卫星节点与当前基准点位于同轨链路时，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间，包括：

[0092] 通过第一时差的第一延迟时间与第二时差的第二延迟时间的时间误差值确定路径传输延迟时间。

[0093] 具体地，第一延迟时间 为卫星节点发送时间测量帧至当前基准点接收到的延迟时间，第二延迟时间 为当前基准点发送时间测量反馈帧至卫星节点接收到的延迟时间，其路径传输延迟时间 为第一延迟时间 与第二延迟时间 的时间差值，具体公式如下：

[0094]

[0095] 当卫星节点与当前基准点位于异轨链路时，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间，包括：

[0096] 通过第一时差的第一延迟时间与第二时差的第二延迟时间的时间误差值确定初始路径传输延迟时间；

[0097] 获取当前基准点的时间测量反馈帧的星历信息；

[0098] 根据星历信息确定当前基准点与卫星节点的距离信息以及相对传输速度；

[0099] 通过距离信息与相对传输速度对初始路径传输延迟时间进行修正得到路径传输延迟时间。

[0100] 具体地，当为异轨链路时，在基于第一时差与第二时差的基础上，由于高动态距离的变化，需要对其进行修正才得到对应的路径传输延迟时间。

[0101] 初始路径传输延迟时间与上述当卫星节点与当前基准点位于同轨链路时的路径传输延迟时间 获取方式相同，在初始路径传输延迟时间的基础上，获取时间测量反馈帧的星历信息。星历是指在GPS测量中，天体运动随时间而变的精确位置或者轨迹表，是时间的函数，卫星星历用于描述太空飞行体位置和速度的表达式，能够精确计算、预测、描绘、跟踪卫星、飞行体的时间、位置、速度等运行状态。

[0102] 卫星之间距离存在高动态变化，卫星间距离从百公里至数千公里动态变化；以卫星间距离5000km为例，单向传输时延16.67ms；以卫星间距离100km为例，单向传输时延333us；根据卫星的星历信息，对卫星间相对运行速度进行计算，总传输时延较小，通过星历信息确定当前基准点与卫星节点的距离信息以及相对传输速度，进而对初始路径传输延迟时间进行修正得到修正后的路径传输延迟时间，可达到ns量级。

[0103] 本实施例通过同轨链路和异轨链路上确定的路径传输延迟时间，便于后续的时间差获取，同时针对异轨链路，通过星历信息得到最终的路径传输延迟时间，使得误差值的精度提高，减少误差，提高时间同步的精度。

[0104] 在上述实施例的基础上，同轨链路的时间测量反馈帧的帧格式包括同步头、帧头、链路类型、待同步卫星节点编号、时间基准节点编号和时差。

[0105] 在进行时间测量反馈帧的帧格式获取之前，图4为本发明实施例提供的时间测量帧的帧结构示意图，如图4所示，该时间测量帧包括同步头、帧头、链路类型、待同步卫星节点编号和发送时刻，时间测量帧中各参数含义如下：

[0106] a) 同步头：用于辅助卫星接收机接收；

[0107] b) 帧头：用于表征帧有效内容起始位置；帧头起始位与发射测量帧的卫星本地1PPS时间基准对齐；

[0108] c) 链路类型：用于表征链路类型，星间链路等；

[0109] d) 待同步卫星节点编号：发送时间测量帧的卫星编号；

[0110] e) 发送时刻：发送信号的时刻，X月X日X时X分X秒。

[0111] 对应地，同轨链路的时间测量反馈帧的帧格式包括同步头、帧头、链路类型、待同步卫星节点编号、时间基准节点编号和时差，图5为本发明实施例提供的同轨链路的时间测量反馈帧的帧结构示意图，如图5所示，同轨时间测量反馈帧中各参数含义如下：

[0112] a) 同步头：用于辅助卫星接收机接收；

[0113] b) 帧头：用于表征帧有效内容起始位置；帧头起始位与发射反馈帧的卫星本地1PPS时间基准对齐；

[0114] c) 链路类型：用于表征链路类型，星间链路等；

[0115] d) 待同步卫星节点编号：发送时间测量帧的卫星编号；

[0116] e) 时间基准节点编号：接收时间测量帧，并发送测量反馈帧的卫星编号；

[0117] f) 时差：接收时间测量帧的帧头时刻与目的卫星本地1PPS时间基准间的时间差。

[0118] 相应地，异轨链路的时间测量反馈帧的帧格式包括同步头、帧头、链路类型、待同步卫星节点编号、时间基准点编号、时差和星历信息。图6为本发明实施例提供的异轨链路的时间测量反馈帧的帧结构示意图，如图6所示，异轨时间测量反馈帧中各参数含义如下：

[0119] a) 同步头：用于辅助卫星接收机接收；

[0120] b) 帧头：用于表征帧有效内容起始位置；帧头起始位与发射反馈帧的卫星本地1PPS时间基准对齐；

[0121] c) 链路类型：用于表征链路类型，星间链路等；

[0122] d) 待同步卫星节点编号：发送时间测量帧的卫星编号；

[0123] e) 时间基准点编号：接收时间测量帧，并发送测量反馈帧的卫星编号；

[0124] f) 时差：接收时间测量帧的帧头时刻与目的卫星本地1PPS时间基准间的时间差；

[0125] g) 星历信息：当前时间基准点的星历信息。

[0126] 本发明实施例通过同轨链路和异轨链路的时间测量反馈帧的帧格式结构的介绍，便于携带不同类型的信息，保证数据的传输性，以得到后续的时间差。其中异轨链路的星历信息通过时间测量反馈帧的加入，提高路径传输延迟时间的计算精度。

[0127] 在上述实施例的基础上，卫星节点的处理延时时间包括第一处理时延与第二处理时延的时延差值。

[0128] 具体地，通过以下公式得到：

[0129]

[0130] 可通过地面测试，提前获取每颗卫星的处理时延，并存储在卫星中进行查表使用。

[0131] 本实施例提供的卫星节点的处理延时时间的确定过程，便于确定时间差。以便根据时间差对卫星节点进行校准以完成卫星节点的时间同步。

[0132] 上述详细描述了星间链路的时间同步方法对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开与上述方法对应的星间链路的时间同步装置，图7为本发明实施例提供的一种星间链路的时间同步装置的结构图。如图7所示，星间链路的时间同步装置包括：

[0133] 获取模块11，用于在星间链路内获取当前基准点以及相邻的卫星节点，其中，当前基准点为同步卫星节点，卫星节点至少存在一个；

[0134] 发送模块12，用于控制卫星节点发送时间测量帧至当前基准点以便当前基准点根据时间测量帧确定第一时差，并根据第一时差以及时间测量帧生成对应的时间测量反馈帧以发送至卫星节点；

[0135] 第一确定模块13，用于控制卫星节点根据时间测量反馈帧确定第二时差，根据第一时差与第二时差的对应关系确定路径传输延迟时间；

[0136] 第二确定模块14，用于根据路径传输延迟时间、第一时差、第二时差以及卫星节点的处理延时时间的对应关系确定卫星节点的时间差；

[0137] 校准模块15，用于根据时间差对卫星节点进行校准以完成卫星节点的时间同步。

[0138] 由于装置部分的实施例与上述的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参照上述方法部分的实施例描述，在此不再赘述。

[0139] 对于本发明提供的一种星间链路的时间同步装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述，其具有上述星间链路的时间同步方法相同的有益效果。

[0140] 图8为本发明实施例提供的另一种星间链路的时间同步装置的结构图，如图8所示，该装置包括：

[0141] 存储器21，用于存储计算机程序；

[0142] 处理器22，用于执行计算机程序时实现星间链路的时间同步方法的步骤。

[0143] 本实施例提供的星间链路的时间同步装置可以包括但不限于平板电脑、笔记本电脑或者台式电脑等。

[0144] 其中，处理器22可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器22可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器22也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(Central Processing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器22可以在集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器22还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

[0145] 存储器21可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器21还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器21至少用于存储以下计算机程序211，其中，该计算机程序被处理器22加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的星间链路的时间同步方法的相关步骤。另外，存储器21所存储的资源还可以包括操作系统212和数据213等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统212可以包括Windows、Unix、Linux等。数据213可以包括但不限于星间链路的时间同步方法所涉及到的数据等等。

[0146] 在一些实施例中，星间链路的时间同步装置还可包括有显示屏23、输入输出接口24、通信接口25、电源26以及通信总线27。

[0147] 领域技术人员可以理解，图8中示出的结构并不构成对星间链路的时间同步装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。

[0148] 处理器22通过调用存储于存储器21中的指令以实现上述任一实施例所提供的星间链路的时间同步方法。

[0149] 对于本发明提供的一种星间链路的时间同步装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述，其具有上述星间链路的时间同步方法相同的有益效果。

[0150] 进一步的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器22执行时实现如上述星间链路的时间同步方法的步骤。

[0151] 可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read‑Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0152] 对于本发明提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述，其具有上述星间链路的时间同步方法相同的有益效果。

[0153] 以上对本发明所提供的一种星间链路的时间同步方法、星间链路的时间同步装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

[0154] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。