【技術實現步驟摘要】
本申請涉及衛星時間同步，特別是涉及一種衛星網絡領導跟隨一致性時鐘同步方法、裝置和設備。
技術介紹
1、隨著微小衛星技術的發展和衛星發射成本的降低，大規模低軌星座和星群在天基全球通信、遙感、探測等應用領域的價值被進一步發掘利用，大規模、小型化星座/星群系統的部署建設正在加速。衛星網絡的高精度時鐘同步，是大規模衛星網絡運維與應用的核心基礎。星間協同通信、協同探測、協同指控、協同計算與存儲等高精度協同應用，以及為用戶提供高精度授時與定位服務，都對星間時頻同步提出了越來越高的要求，由微秒級向納秒級、甚至皮秒級發展。由于gnss系統信號微弱且易受干擾，當前僅靠gnss授時提供星座網絡時間服務存在很大風險，而且gnss提供的授時精度有限。低軌星座/星群建設時需要構建內生的空間時鐘同步網，為網內所有衛星節點建立且維持統一的、高精度時間與頻率基準，支撐星間、星地高精度同步應用需求。
2、當前衛星網絡內生的時鐘同步主要采用結構式時鐘同步方式，這種方法的時鐘同步性能不高，可靠性和可拓展性較差。由于衛星存在高速運動，衛星網絡拓撲結構不斷變化，導致頻繁地分析集群拓撲和計算網絡生成樹，這給網絡帶來了相當大的通信開銷。因此，該方式不適用于大規模低軌星座/星群。與此相比，分布式時鐘同步方式具有更靈活的網絡拓撲適應性，可拓展性高、魯棒性強且同步精度更高。
技術實現思路
1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種衛星網絡領導跟隨一致性時鐘同步方法、裝置和設備。
2、一種衛星網絡領導跟隨一致
3、構建衛星網絡拓撲模型；所述衛星網絡拓撲模型中的節點包括領導節點和跟隨節點；所述領導節點為地面基準站時鐘和/或基準衛星時鐘；所述跟隨節點為普通衛星時鐘；所述衛星網絡拓撲模型中節點的連接關系是根據地面基準站時鐘、基準衛星時鐘以及普通衛星時鐘的時空坐標與星歷信息確定的；
4、構建衛星網絡時鐘模型；所述衛星網絡時鐘模型包括：物理時鐘模型和邏輯時鐘模型，所述物理時鐘模型用于確定所述節點的時間讀數，所述邏輯時鐘模型用于確定所述時間讀數的偏差；
5、根據所述衛星網絡時鐘模型，獲取所述衛星網絡拓撲模型中每個節點與其鄰接節點的時頻測量值；
6、根據所述時頻測量值估計相鄰節點的相對頻率值，根據所述相對頻率值分別對所述領導節點和所述跟隨節點進行頻率一致性控制；
7、在頻率一致性控制之后，在每個節點本地根據所述衛星網絡時鐘模型更新本節點時鐘以及鄰接節點時鐘；
8、根據本節點時鐘以及鄰接節點時鐘進行領導節點和跟隨節點的時間同步。
9、在其中一個實施例中，還包括：構建物理時鐘模型為：
10、；
11、其中，表示節點的第次測量時刻，是節點的初始時間偏差，是時鐘相對標稱頻率的相對頻率，是時鐘讀數的高階小量。
12、在其中一個實施例中，還包括：構建邏輯時鐘模型為：
13、；
14、是節點邏輯時鐘初始偏差，是節點邏輯時鐘相對頻率，是節點時鐘初始偏差修正量，是節點時鐘相對頻率修正系數。
15、在其中一個實施例中，還包括：根據所述時頻測量值估計相鄰節點的相對頻率值為：
16、；
17、其中，表示時刻節點相對于節點的時鐘相對頻率，是時刻時鐘節點與時鐘節點進行雙向測量的動態修正值，表示時刻節點向節點發射測量信號的時鐘時間，
18、表示時刻到時刻節點向節點發射測量信號的時鐘時間差值。
19、在其中一個實施例中，還包括：對所述領導節點進行頻率一致性控制的控制協議為：
20、；
21、其中，是領導節點一致性時鐘同步控制的反饋增益系數；
22、對所述跟隨節點進行頻率一致性控制的控制協議為：
23、；
24、其中，是跟隨節點一致性時鐘同步控制的反饋增益系數。
25、根據所述控制協議實現領導節點和跟隨節點的時鐘頻率的一致：
26、；
27、；
28、在其中一個實施例中，還包括：在頻率一致性控制之后，在每個節點本地根據所述衛星網絡時鐘模型更新本節點時鐘以及鄰接節點時鐘為：
29、；
30、其中，是時鐘節點和時鐘節點在時刻的時間偏差測量值，表示時鐘時間初始偏差，表示時鐘節點邏輯時鐘相對頻率，表示時鐘節點的邏輯時鐘模型，表示時鐘節點的物理時鐘模型。
31、在其中一個實施例中，還包括：對領導節點進行時間同步的時鐘時間同步控制協議為：
32、；
33、其中，是領導節點鄰接的領導節點的個數，表示領導節點的時鐘時間同步控制協議，表示領導節點的邏輯時鐘模型；
34、對跟隨節點進行時間同步的時鐘時間同步控制協議為：
35、；
36、其中，是跟隨節點鄰接的領導節點和跟隨節點的個數。
37、更新各個節點的時鐘時間初始偏差為：
38、；
39、最終實現領導節點與跟隨節點的時間一致：
40、；
41、；
42、一種衛星網絡領導跟隨一致性時鐘同步裝置，所述裝置包括：
43、拓撲模型構建模塊，用于構建衛星網絡拓撲模型；所述衛星網絡拓撲模型中的節點包括領導節點和跟隨節點；所述領導節點為地面基準站時鐘和/或基準衛星時鐘；所述跟隨節點為普通衛星時鐘；所述衛星網絡拓撲模型中節點的連接關系是根據地面基準站時鐘、基準衛星時鐘以及普通衛星時鐘的時空坐標與星歷信息確定的；
44、時鐘模型構建模塊，用于構建衛星網絡時鐘模型；所述衛星網絡時鐘模型包括：物理時鐘模型和邏輯時鐘模型，所述物理時鐘模型用于確定所述節點的時間讀數，所述邏輯時鐘模型用于確定所述時間讀數的偏差；
45、頻率一致性模塊，用于根據所述衛星網絡時鐘模型，獲取所述衛星網絡拓撲模型中每個節點與其鄰接節點的時頻測量值；根據所述時頻測量值估計相鄰節點的相對頻率值，根據所述相對頻率值分別對所述領導節點和所述跟隨節點進行頻率一致性控制；
46、時間同步模塊，用于在頻率一致性控制之后，在每個節點本地根據所述衛星網絡時鐘模型更新本節點時鐘以及鄰接節點時鐘；根據本節點時鐘以及鄰接節點時鐘進行領導節點和跟隨節點的時間同步。
47、一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現以下步驟：
48、構建衛星網絡拓撲模型；所述衛星網絡拓撲模型中的節點包括領導節點和跟隨節點；所述領導節點為地面基準站時鐘和/或基準衛星時鐘；所述跟隨節點為普通衛星時鐘；所述衛星網絡拓撲模型中節點的連接關系是根據地面基準站時鐘、基準衛星時鐘以及普通衛星時鐘的時空坐標與星歷信息確定的；
49、構建衛星網絡時鐘模型；所述衛星網絡時鐘模型包括：物理時鐘模型和邏輯時鐘模型，所述物理時鐘模型用本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種衛星網絡領導跟隨一致性時鐘同步方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，構建物理時鐘模型的步驟包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，構建邏輯時鐘模型的步驟包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據所述時頻測量值估計相鄰節點的相對頻率值，包括：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，根據所述相對頻率值分別對所述領導節點和所述跟隨節點進行頻率一致性控制，包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在頻率一致性控制之后，在每個節點本地根據所述衛星網絡時鐘模型更新本節點時鐘以及鄰接節點時鐘，包括：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，根據本節點時鐘以及鄰接節點時鐘進行領導節點和跟隨節點的時間同步，還包括：
8.一種衛星網絡領導跟隨一致性時鐘同步裝置，其特征在于，所述裝置包括：
9.一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至7中任一項所
...【技術特征摘要】
1.一種衛星網絡領導跟隨一致性時鐘同步方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，構建物理時鐘模型的步驟包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，構建邏輯時鐘模型的步驟包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據所述時頻測量值估計相鄰節點的相對頻率值，包括：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，根據所述相對頻率值分別對所述領導節點和所述跟隨節點進行頻率一致性控制，包括：
6.根據權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：瞿智，楊俊，陳建云，馮旭哲，胡梅，李獻斌，周超，馬超，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科技大學，
類型：發明
國別省市：
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