卫星对抗装置的突发发射时间同步方法及卫星对抗装置与流程

1.本发明属于卫星通信技术领域，具体涉及一种卫星对抗装置的突发发射时间同步方法及卫星对抗装置。


背景技术：

2.多频时分多址接入(mf
‑
tdma)是卫星通信系统的一种主要多址方式，通过使用多个不同频率的载波资源，每个载波按照时间划分等间隔的帧，每帧包含多个时隙，用户终端可以共享这些载波，实现时频资源的灵活分配。目前主要的卫星通信设备厂家，在反向信道(卫星终端到主站)上，都采用了mf
‑
tdma多址技术。
3.mf
‑
tdma多址技术要求卫星主站在前向信道(主站到卫星终端)上，周期的广播定时信息。卫星终端根据该定时信息，调整本地时钟，实现全网的时钟同步。时间同步是mf
‑
tdma的关键技术之一。卫星通信系统中的所有卫星终端，将发送的数据封装成突发(burst)，经过编码、调制和上变频之后，在主站指定的载波和时隙上，发送给主站。终端发射的时间(即：突发的发射时间)，与主站指定的时隙开始时间，两者之间的偏差要小于几个us。
4.通常，时间同步分为初始同步和同步保持两个过程。初始同步是指离网卫星终端首先通过捕获主站发送的ncr(network clock reference:网络时钟参考)信令，实现本地时钟与主站的同步，然后在主站指定的时隙上发送acq突发(acquisition burst)，与主站之间的信令交互，接收主站的时间调整信息，实现与主站的时间同步。同步保持是指在卫星终端通信过程中，主站周期测量小站的发射时间偏差，并通过前向信道(主站到卫星终端)信令，调整小站突发的发射时间，告知小站发射时间提前或者延后。
5.在针对采用mf
‑
tdma多址技术的卫星通信对抗系统中，利用某个终端的身份信息，实现与其它终端之间的通信。由于可能完全分析清楚主站与卫星终端之间的控制信令比较困难，不能解析主站与卫星终端之间的时间调整相关的信令，导致不能根据主站的反馈信息调整发射的时间；或者，即使能够解析主站与卫星终端之间的控制信令，但由于主站的时间调整信令，是针对在网卫星终端，而不是具有发射功能的设备，因此如果具有发射功能的设备不具备入网条件时，也不能使用主站的控制信令修正发射时间。发射时间的不同步，会造成卫星通信系统中其它终端之间不能正常通信。


技术实现要素：

6.本发明在此的目的在于提供一种卫星对抗装置的突发发射时间同步方法，该方法可以不需要解析主站和卫星终端时间调整相关的信令，即可以实现卫星对抗装置突发发射时间调整，保证卫星对抗装置和主站实现发射时间同步。
7.为实现本发明的目的，在此提供的卫星对抗装置的突发发射时间同步方法包括以下步骤：
8.通过接收通道接收卫星对抗装置发射的突发，获取卫星对抗装置发射突发的实际
接收时间r
m,n
及该突发的理想接收时间s
m,n
；
9.计算实际接收时间r
m,n
与理想接收时间s
m,n
之间的时间偏差，该时间偏差记作调整量δ
t
；
10.判断调整量δ
t
，如小于设定的门限，则不调整卫星对抗装置下次发射突发的时间；当调整量δ
t
大于或等于设定门限时，调整卫星对抗装置下次发射突发的时间t
k,n
，实现突发发射时间的同步。进一步的，本发明提供的同步方法包括：
11.解析主站网络时钟信令，获取主站本地时间，建立主站网络时间与卫星对抗装置本地时钟的对应关系(t
主站
，t
本地
)，用于计算以本地时钟为参考的每个tdma帧开始时间；
12.解析主站控制信令，获取主站帧分配信息，并将每帧开始时间转换成以本地时钟计数为基础的每帧开始时间，并通过接收通道，确定接收每帧突发信号的开始时间；
13.突发发射，卫星对抗装置根据接收每帧突发信号的开始时间和信号在空中经卫星的传播时延，计算突发信号的发射时间，在该时间发射突发；
14.接收突发，卫星对抗装置接收其发射的突发，并获取卫星对抗装置突发的实际接收时间r
m,n
及该突发的理想接收时间s
m,n
；
15.计算实际接收时间r
m,n
与理想接收时间s
m,n
之间的时间偏差，该时间偏差记作调整量δ
t
；
16.判断调整量δ
t
，如小于设定的门限，则不调整卫星对抗装置下次发射突发的时间；当调整量δ
t
大于门限值或者等于设定门限值时，调整卫星对抗装置下次发射突发的时间t
k,n
，实现突发发射时间的同步。
17.以本地时钟为参考的每个tdma帧开始时间表示为：t
k主站
+t
本地
‑
t
主站
；其中，t
k主站
表示主站帧分配信息中第k帧的开始时间。
18.进一步的，当调整量δ
t
大于门限值或者等于设定门限值时，通过以下关系调整卫星对抗装置下次发射突发的时间t
k,n
：
19.t
k,n
＝r
k
+s
k,n
‑
t
空中传输
‑
δ
t
20.其中：r
k
为卫星对抗装置开始接收第k帧突发的时间；
21.s
k,n
为主站帧分配信息中第k帧的时隙n的开始时间，该开始时间为相对于第k帧开始时间的时间偏移，从主站发送的控制信令中获取；
22.t
空中传输
时间为突发经空中传输到卫星，再由卫星转发到卫星对抗装置接收的时间，可根据卫星和卫星对抗装置的位置计算得到；
23.δ
t
为调整量，卫星对抗装置下次发射第k帧突发的发射时间的调整量δ
t
在第k帧突发发射之前，通过接收通道收到的第m帧突发的时间计算得到，由于存在空中经卫星的传播时延，m小于k，也就是在发射第k帧时，卫星对抗装置接收之前第m帧的突发信号。
24.本发明在此的另一个目的在于提供一种卫星对抗装置，该装置包括：
25.发射通道，用于在发射时间达到时发射突发；包括用于生成突发数据的发送处理单元、用于对突发数据进行编码调制的编码调制单元、发射时间控制单元、数字上变频单元和数模转换单元；所述发送处理单元生成的突发数据依次经所述编码调制单元、所述发射时间控制单元、所述数字上变频单元和数模转换单元后发射；
26.接收通道，用于接收主站信令以及所述发射通道发射的突发，获取卫星对抗装置突发的实际接收时间r
m,n
及该突发的理想接收时间s
m,n
；包括数模转换单元、数字下变频单
元、解码译码单元和接收处理单元，接收到的主站信令和突发依次经所述数模转换单元、所述数字下变频单元、所述解码译码单元和所述接收处理单元；以及
27.发射时间同步单元，串联于所述接收处理单元和所述发射单元之间，该发射时间同步单元设置未同步状态和同步状态；在未同步状态下，执行初始同步过程，在主站指定的时隙上发送突发至发所述发送处理单元，然后计算调整量δ
t
，将调整量δ
t
发送至所述发送处理单元，得到调整量δ
t
后进入同步状态；
28.在同步状态下，执行同步保持过程，对调整量δ
t
进行修正，修正后的调整量δ
t
发送至所述发送处理单元；
29.所述发送单元根据接收到的调整量δ
t
生成每个突发的发射时间，并输入所述发射时间控制单元，所述发射时间控制单元在到达生成的发射时间时发射突发。
30.进一步的，所述接收通道还配置有时戳添加单元，所述时戳添加单元将卫星对抗装置本地时钟添加到经所述解码译码单元输出的突发数据中；所述接收处理单元解析所述解码译码单元输出突发数据中的主站网络时钟信令，获取主站网络时间和经所述时戳添加单元添加的本地时钟，根据主站网络时间调整卫星对抗装置本地时钟，使两者实现同步，以卫星对抗装置本地时钟计数为参考的每个tdma帧开始时间。
31.进一步的，还配置有时钟计数单元，用于对该卫星对抗装置的本地时钟进行计数，生成时钟计数值，并将生成的时钟计数值添加至所述时戳添加单元，通过时戳添加单元将时钟计数值添加到经所述解码译码单元输出的突发数据中；所述时钟计数单元生成的时钟计数值还添加至所述发射时间控制单元。
32.进一步的，所述发射时间控制单元在所述时钟计数单元输入的计数值大于等于待发射突发的发射时刻时，则将该突发送给所述数字上变频单元发射；否则将突发进行存储。
33.进一步的，所述发射时间控制单元设置缓冲区，用于缓存待发射的突发。
34.本发明提供的同步方法根据对抗装置突发信号接收时间，和主站帧分配信息中的对应时隙的开始时间的时间偏差，作为对抗装置在同步保持过程中的发射突发信号的时间调整量，根据调整量调整发射时间，不需要解析主站和对抗装置时间调整相关的信令，即可实现对抗系统发射突发信号的发射时间调整，确保了主站和卫星对抗装置发射时间同步；解决了现有技术中不能解析主站与卫星对抗装置之间的时间调整相关信令导致的不能根据主站的反馈信息调整发射时间，或者卫星对抗装置不具备入网条件，不能使用主站时间调整相关信令调整发射时间，导致卫星对抗装置无法和主站实现发射时间同步的问题。
35.采用本发明的技术方案，至少可以达到的技术效果是：不需要解析主站和卫星终端时间调整相关的信令，即可实现卫星对抗装置发射突发信号的发射时间调整，保证卫星对抗装置与主站发射时间同步；同时，解决了现有技术中不能解析主站与卫星对抗装置之间的时间调整相关信令导致的不能根据主站的反馈信息调整发射时间，或者卫星对抗装置不具备入网条件，不能使用主站时间调整相关信令调整发射时间，导致卫星对抗装置和主站无法实现发射同步的问题。
附图说明
36.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。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。在附图中：
37.图1为本发明记载的卫星对抗系统的原理框图；
38.图2为本发明记载的计算突发发射时间的原理图；
39.图3为本发明记载的计算发射时间的调整量的原理图；
具体实施方式
40.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
41.在主站分配的载波和时隙上发送数据，卫星对抗装置的信号发射时间必须与主站分配时隙严格对齐，实现发射时间同步，否则就会干扰卫星终端之间的正常通信。由于可能不完全清楚主站与卫星终端之间时间调整相关的信令，或者卫星对抗系统不具有入网条件，不能利用主站的反馈信令调整发射时间。为此，本发明提供了发射时间同步方法，该方法不需要解析主站和卫星终端时间相关的控制信令，实现发射时间同步，也就是确定卫星对抗系统发送突发信号的本地时刻，具体包括以下步骤：
42.步骤1：接收主站网络时钟信令，将卫星对抗装置本地时间戳添加到接收到的主站网络时钟信令内；
43.步骤2：解析包含卫星对抗系统本地时间戳的主站网络时钟信令，提取添加的本地时间戳，建立主站网络时间与卫星对抗装置本地时间的对应关系(t
主站
，t
本地
)，用于计算以本地时钟为参考的每个tdma帧开始时间，计算方法为：假定主站帧分配信息中第k帧的开始时间为t
k主站
(主站网络时间)，则转换成以本地时钟计数为基准的第k帧的开始时间为：t
k主站
+t
本地
‑
t
主站
；
44.步骤3：解析主站控制信令，获取主站的帧分配信息，包括：每帧开始时间(主站网络时间)，每帧中每个时隙分配的时隙编号，小站id、开始时间(相对于每帧开始时间偏移)、时隙类型、符号率、调制方式、编码方式等参数；将每帧开始时间(主站网络时间)转换成以本地时钟计数为基准的每帧开始时间；
45.步骤4：通过接收通道，根据主站帧分配信息中的每帧开始时间，确定收到每帧突发信号的开始时间；
46.步骤5：执行初始同步过程
47.a.在主站指定的时隙(时隙类型为aloha或者acq)上发送突发，计算突发发射时间，初始设置δ
t
等于0；
48.b.通过接收通道接收该突发，记录收到的时间；
49.c.根据突发收到时间和时隙的开始时间，更新发射时间的调整量δ
t
；
50.步骤6：执行同步保持过程
51.a.使用步骤5的δ
t
，计算业务突发发射时间；
52.b.通过接收通道接收该突发，记录收到的时间；
53.c.根据突发收到时间和时隙开始时间，更新发射时间的调整量δ
t
。
54.本文突发发射时间确定方法根据接收通道收到每帧突发的开始时间，发射时间的
调整量δ
t
，和突发在空中经卫星的传播时延，计算突发发射时间，结合图2所示，图中：
55.r
k
为开始接收第k帧突发的时间，通过接收通道获得；
56.s
k,n
为主站帧分配信息中第k帧的时隙n的开始时间(相对于第k帧开始时间的时间偏移)，从主站发送的控制信令中获取；
57.t
空中传输
时间为信号经空中传输到卫星，再由卫星转发到卫星对抗装置接收的时间，可根据卫星和卫星对抗装置的位置计算得到；
58.δ
t
为调整量，通过下述发射时间的调整量δ
t
计算方法得到；
59.则，第k帧突发n的发射时间为：t
k
＝r
k
+s
k,n
‑
t
空中传输
‑
δ
t
。
60.其中发射时间的调整量δ
t
在第k帧突发发射之前，通过接收通道收到的第m帧突发的时间计算得到，由于存在空中经卫星的传播时延，m小于k，也就是在发射第k帧时，接收通道接收之前第m帧的突发信号。
61.计算发射时间的调整量δ
t
的方法。结合图3所示，图中：
62.s
m,n
为主站帧分配信息中第m帧时隙n开始时间(相对于第m帧开始时间的时间偏移)；
63.r
m,n
为接收通道收到第m帧突发n的时间(相对于收到第m帧开始时间的时间偏移)；
64.则，发射时间调整量δ
t
为：s
m,n
–
r
m,n
。
65.经过上述步骤，更新发射时间调整量δ
t
，根据该调整量，修正发射时间，实现了突发信号发射时间的同步。调整量δ
t
调整发射时间时，判断调整量δ
t
，如小于设定的门限，则不调整卫星对抗装置下次发射突发的时间；当调整量δ
t
大于门限值或者等于设定门限值时，利用t
k
＝r
k
+s
k,n
‑
t
空中传输
‑
δ
t
调整卫星对抗装置下次发射突发n的时间t
k,n
，实现突发发射时间的同步了。
66.结合图1所示，本发明为实现上述同步方法，对卫星对抗装置进行了改进，改进后的卫星对抗装置包括：
67.发射通道，用于在发射时间到达时发射突发，包括用于生成突发数据的发送处理单元、用于对突发数据进行编码调制的编码调制单元、发射时间控制单元、数字上变频单元和数模转换单元；发送处理单元生成的突发数据依次经编码调制单元、发射时间控制单元、数字上变频单元和数模转换单元后发射；
68.接收通道，包括数模转换单元、数字下变频单元、解码译码单元和接收处理单元，接收到的主站信令和突发依次经数模转换单元、数字下变频单元、解码译码单元和接收处理单元，接收处理单元解析主站网络时钟信令；
69.发射时间同步单元，串联于接收处理单元和发射单元之间，该发射时间同步单元设置未同步状态和同步状态；在未同步状态下，执行初始同步过程，在主站指定的时隙上发送突发至发所述发送处理单元，然后计算调整量δ
t
，将调整量δ
t
发送至所述发送处理单元，得到调整量δ
t
后进入同步状态；在同步状态下，执行同步保持过程，对调整量δ
t
进行修正，修正后的调整量δ
t
发送至所述发送处理单元；
70.发送单元根据接收到的调整量δ
t
生成每个突发的发射时间，并输入所述发射时间控制单元，所述发射时间控制单元在到达生成的发射时间时发射突发。
71.本文提供的卫星对抗装置在上述结构基础上还配置时戳添加单元，时戳添加单元将卫星对抗装置本地时钟添加到经解码译码单元输出的突发数据中；接收处理单元解析解
码译码单元输出突发数据中的主站网络时钟信令，获取主站网络时间和经时戳添加单元添加的本地时钟，根据主站网络时间调整卫星对抗装置本地时钟，使两者实现同步，以卫星对抗装置本地时钟计数为参考的每个tdma帧开始时间。
72.更进一步的时，本文提供的装置还配置有时钟计数单元，用于对该卫星对抗装置的本地时钟进行计数，生成时钟计数值，并将生成的时钟计数值添加至时戳添加单元，通过时戳添加单元将时钟计数值添加到经解码译码单元输出的突发数据中；时钟计数单元生成的时钟计数值还添加至发射时间控制单元。
73.本文中的发射时间控制的那元设置缓冲区，缓存待发射的突发，如果时钟计数单元的计数值，大于等于待发射突发的发射时刻，则将该突发送给数字上变频单元发射；否则，将突发存放在缓冲区中。
74.其中，接收通道接收下变频之后的卫星信号，完成模数转换、数字下变频和解调译码，能够接收主站发送的控制信令和卫星终端的突发数据；发射通道接收待发送的数据，将数据封装成突发，进行编码调试、数字上变频和数模转换，根据时隙类型和本地策略选择时隙，在该时隙上生成发射信号。
75.本发明的利用接收通道，接收本卫星对抗装置发送的突发，测量突发收到的时间与主站分配信息中的时隙开始时间，也即本卫星对抗装置突发发送的时间之间的偏差，通过该时间偏差实现信号发射的同步。
76.在卫星对抗系统中，分析主站与卫星对抗装置之间的控制信令非常困难，通常不能够完全解析控制信令。本发明提出了一种信号发射时间同步的方法和实施方案，该方法能够在不解析主站与卫星终端之间时间调整相关的信令的前提下，实现信号发射的时间同步。
77.即使能够解析主站与卫星终端之间的时间调整信令，但由于时间调整信令是主站和卫星终端之间的控制信息，在卫星对抗系统无法入网时，也不能使用主站的控制信令修正发射时间，本发明提出的方法同样适用于这种情况。
78.该卫星对抗系统的信号发射时间同步方法是这样的：解析主站网络时钟信令，获取主站本地时间，根据主站本地时间调整卫星对抗系统本地时间，使两者实现同步；解析主站控制信令，获取主站帧分配信息，包括包括：每帧开始时间，每帧中每个时隙分配的时隙编号，小站id、开始时间(相对于每帧开始时间偏移)、时隙类型、符号率、调制方式、编码方式等参数；对抗系统根据主站帧分配信息中的每帧开始时间，通过接收通道，确定收到每帧突发信号的开始时间；对抗系统选择时隙，发射突发信号，并通过接收通道接收对抗系统发射的突发信号，记录收到时间。根据对抗系统突发信号收到时间和主站帧分配信息中的时隙开始时间，计算发射时间的调整量δ
t
，调整量δ
t
满足以下关系：
79.δ
t
＝s
m,n
‑
r
m,n
80.其中：m表示帧号，n表示时隙编号，s
m,n
为主站帧分配信息中第m帧时隙n开始时间(相对于主站帧分配信息中第m帧开始时间)，r
m,n
为对抗系统接收通道收到第m帧突发信号n的开始时间(相对于对抗系统接收通道收到第m帧信号的开始时间)。如果δ
t
大于或者等于门限，对抗系统在下次发射突发信号时，调整发射时间。
81.该同步方法持续测量发射时间调整量，调整信号发射时间，直到时间调整量小于设定的门限，实现发射时间同步。
82.所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
83.需要说明的是，上述实施例提供的装置，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
84.本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块单元、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd
‑
rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
85.术语“包括”或者任何其它类似用语旨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/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
86.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。