2024年3月21日发(作者：)

Ｖ０１．４１．Ｎｏ．１　

火力与指挥控制　

Ｆｉｒｅ　Ｃｏｎ￣ｏｌ＆Ｃｏｍｍａｎｄ　Ｃｏｎ￣ｏｌ　

第４１卷第１期　

Ｊａｎ，２０１６　

２０１６年１月　

文章编号：１００２—０６４０（２０１６）０１—０１３９－０４　

双基地雷达系统时问同步方案研究　

刘　赞　，陈西宏ｔ，薛伦生　，刘进　，一，张群　

（１．空军工程大学防空反导学院，西安７１００５１；２．解放军９５４２５部队，云南曲靖６５５０００；　

３．空军工程大学信息与导航学院，西安７１００７７）　

摘要：针对双基地雷达系统中时间同步方案，结合双向时间比对法对站点依赖性小，不易受外界环境影响和　

具备较高的精度等优势，分析了三种典型的双向时间比对法，给出了原理框图，推导了比对公式，分析了各自方案的　

误差来源。并作了方案之间的对比，得出基于对流层散射信道的双向时间比对法，更适合于目前的双基地雷达体系。　

为实现双基地雷达系统之间的时间同步提供一定的参考。　

关键词：双基地雷达，时间同步，双向时间比对，散射信道　

中图分类号：ＴＮ９５３　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｉｍｅ　Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　

Ｂｉｓｔａｔｉｃ　Ｒａｄａｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＬＩＵ　Ｚａｎ　，ＣＨＥＮ　Ｘｉ－ｈｏｎｇＩ，ＸＵＥ　Ｌｕｎ－ｓｈｅｎｇ１，ＬＩＵ　Ｊｉｎ１，２　ＺＨＡＮＧ　Ｑｎｎ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＡｉｒ　ａｎｄ　Ｍｉｓｓｉｌｅ　Ｄｅｆｅｎｓｅ，Ａ　Ｆｏｒｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’∞７１００５１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｕｎｉｔ　９５４２５　，　

Ｑｕｊｉｎｇ　６５５０００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００７７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｔｉｍｅ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂｉｓｔａｔｉｃ　ｒａｄａｒ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　

ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｒｅｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｔｗｏ－ｗａｙ　ｔｉｍｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ，ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　

ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｌｏｗ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ　ｏｎ　ｓｔａｔｉｏｎ，ｌｏｗ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆｒｏｍ　ｏｕｔｓｉｄｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｆ　ｔｉｍｅ　

ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｂｌｏｃｋ　ｄｉａｇｒａｍ　ａｎｄ　ｆｏｒｍｕｌａｓ　ｏｆ　ｔｗｏ—ｗａｙ　ｔｉｍｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　

ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｃｈｅｍｅｓ’ｅｒｒｏｒ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｗａｙ　ｂａｓｅｄ　

ｏｎ　ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｓｃａｔｔｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｂｅｓｔ　ｆｏｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｂｉｓｔａｔｉｃ　ｒａｄａｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　

ａｍｏｎｇ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｃｈｅｍｅｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｉｔ　ｃａｎ　ａｌｓｏ　ｇｉｖｅ　ＵＳ　ｓｏｍｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　ｂｉｓｔａｔｉｃ　ｒａｄａｒ’Ｓ　ｔｉｍｅ　

ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｉｓｔａｔｉｃ　ｒａｄａｒ，ｔｉｍｅ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ，ｔｗｏ－ｗａｙ　ｔｉｍｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ，ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ　ｓｃａｔｔｅｒ　

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　

０　引言　

雷达的功能是利用目标对电磁波反射而发现　

事中得到广泛地应用…１。　

由于双基地雷达系统在几何配置上的复杂性，　

和单基地雷达相比，所涉及的关键技术具有独特性　

目标，并测定目标在空间的位置、速度等信息。传统　

收发一体的单基地雷达面临各种电磁干扰、隐身武　

器、超低空突防、反辐射导弹等的威胁，而收发分离　

的双基地系统能够有效地应对“四大威胁”和具有　

较强的探测能力而获得了人们的高度重视，并在军　

收稿日期：２０１４—１１－０５　修回日期：２０１５—０２—０７　

和复杂性。其中最主要的技术就是系统在时间、空　

间和相位的同步。时间同步是指为能够测量目标距　

离和实现系统各部分之间的协调工作，发射机和接　

收机要有统一的时间标准。空间同步是指分离配置　

的发射机和接收机的天线必须具备同时照射到同　

基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１７２１６９）　

作者简介：刘赞（１９９０－），男，河北保定人，硕士生。研究方向：高精度时间同步技术。　

·１３９·　

刘赞，等：双基地雷达系统时间同步方案研究　（总第４１—０１４１）　

式中，　和　分别是站Ａ和站Ｂ的计数器测　

大气２０　ｋｍ以下，故地球引力时延误差可以忽略不　

得的时间间隔。　为站Ａ和站Ｂ之间的时间差。　

计。因此，基于对流层散射信道的双向时间比对法　

和　分别为站Ａ和站Ｂ发射设备的时延。　和　

误差主要从时间间隔测量误差、对流层延迟误差、　

分别为站Ａ和站Ｂ接收设备的时延。死　和　

发射设备和接收设备时延误差、几何距离改正时延　

分别为站Ａ和站Ｂ相对传输介质上行信号的几何　

误差等４个方面进行分析。　

距离时延。　和　为站Ａ和站Ｂ相对传输介质下　

文献［５］对散射信道双向之间比对中的发射接　

行信号的几何距离时延。　。和　分别为站Ａ和站　

收设备、测试设备等设备时延进行了详细地分析，　

Ｂ发射的信号经过传输介质时产生的时延。　和　

并用适当的模型对对流层延迟进行了修正，得出了　

为Ｓａｇｎａｃ效应的修正，其在卫星比对中可以通过一　此比对方法的总延迟。文献［７］中针对卫星双向时　

定模型进行修正，而由于对流层散射体平均海拔较　

间比对方法的不同温度和发射频率下的设备时延、　

低，在一定时间内和地面站相对静止，故其在散射　对流层、电离层时延等进行了相关计算，并进行了　

信道比对中效果不明显，可以忽略。由式（１）可得经　

相应的误差补偿，最终得出了卫星信道下双向时间　

过Ｓａｇｎａｃ效应修正后的两站时间差为：　

比对法的总延迟。　

△ｆ：

灶＋　二　±　二　＋　

２．２微波双向时间比对法　

２　２　

如图１的微波信道所示：　

二　±　二　＋圣！二墨　（２）　

２　２　

ｌ　＝Ａｔ＋　－４－　＋　…　

式中，等号右边的第一项为两站计数器所测出　

【　＝一Ａｔ－４－　－４－　Ｂ－４－　一　

的时间间隔差；第二项为两站的发射设备和接收设　

式中，　和　分别是站Ａ和站Ｂ的计数器测　

备时延差；第三项为信号在空间传播时的路径时延　

得的时间间隔；Ａｔ为站Ａ和站Ｂ之间的时间差；ＴＡ　

差；第四项为信号在传输介质中传播的时延差。要　

和　分别是两站到对方的传输时延。　和　分　

精确计算雷达站间时间差　，必须详细计算信号的　

别为站Ａ和站Ｂ的发射设备的时延。　和　Ｉ舳分别　

空间传播路径差。以对流层散射信道为例。　

为站Ａ和站Ｂ接收设备的时延。由式（５）可得微波　

＝　Ｔ　ｇ　ｅｏ＋　＋ＡＬ　（３）　

信道的双向时间比对的两站时间差为：　

式中，　。为站Ａ到散射体的几何距离时延；　

Ａｔ：　４．　二　±　二　＋　二　（６）　

２　２　２　

为站Ａ到散射体的地球引力时延。由于散射体　

由式（６）可知，基于微波信道的双向时间比对　

和雷达站之间的运动不同，增加修正几何距离时延　

法的误差来源主要包括时间间隔测量误差、发射和　

△　。修正后的雷达站间时间差为：　

接收设备时延误差、传输路径时延差。借鉴２．１节中　

△ｆ：丝＋　二　±　二　＋　

的散射信道双向时间比对方法和文献［９—１０］可知，　

２　２　

由于微波信号的频率和散射信号频率相似，其误差　

！二　．４－　Ｇ￡二　墅Ｇ二　塑Ｇ二　墅Ｇ　

去除对流层延迟误差即为微波信道的总时延。　

２　２　’　ｒ　

７’　

Ｓ一　＋　一　髫。．　。　

３　同步方案比较　

２　。　ｌ　

△　ｓ一△　＋△　一△　

上文讲述了３种双基地雷达的时间同步方案　

２　

以及各方案的误差来源分析，表１给出了不同方案　

文献［５，８］中均指出由于对流层散射体一般在　

之间的对比分析［ｓ－ｓ］。　

表１时间同步方案对比　

·

１４１·　

（总第４１—０１４２）　火力与指挥控制　

京：国防工业出版社，１９９８．　

２０１６年第１期　

由表１可得，基于卫星中继的双向时间比精度　

最高，但卫星中继存在易被摧毁和干扰的缺陷。搬　

运钟法精度次之，但搬运钟法存在所需费用较高，　

且不能满足随时陛的要求。基于微波信道的双向时　

间比对精度仅次于搬运钟法，但微波传输距离受限　

制，易受地形等因素影响。卫星授时在精度和距离　

上均存在优势，但在北斗系统未全面铺开之前，主　

要授时卫星是基于ＧＰＳ系统，由于我国没有主动　

权，易在战争中导致灾难性后果。故从精度、距离、　

安全性和优缺点等因素综合考虑，推荐采用基于散　

射信道的双向时间比对法来实现双基地雷达系统　

的时间同步。　

［２］刘继业，陈西宏，刘强，等．国外双（多）基地雷达发展现　

状及关键技术分析［Ｊ］．飞航导弹，２０１３（６）：５４—５９．　

［３］胡成．双基地雷达同步技术研究与同步系统设计［Ｄ］．成　

都：成都电子科技大学硕士学位论文，２００３：４－９．　

［４］冯广飞，谢军伟，杨守国．一种双／多基地雷达时间校准　

的新方法［Ｊ］．火力与指挥控制，０１０，２３５（１０）：１６０—１６２．　

［５］刘强，孙际哲，陈西宏，等．对流层双向时间比对及其时延　

误差分析［Ｊ］测绘学报，２０１４，４３（４）：３４１—３４７．　

［６］彭芳，左继章，陈玉峰．基于北斗卫星的双基地雷达时　

问和频率同步方法［Ｊ］．弹箭与制导学报，２００７，２７（１）：　

１８－２０．　

［７］武文俊．卫星双向时间频率传递的误差研究［Ｄ］．北京：中　

国科学院研究生院博士学位论文，２０１２：１６—８５．　

［８］刘继业，陈西宏，刘强，等．一种双基地雷达时间同步的新　

方法［Ｊ］．电光与控制，２０１４，２１（４）：１０—１４．　

４　结论　

本文分析了双基地雷达系统的三种双向时间　

比对方案，推导了比对公式，分析得出了误差来源，　

［９］车爱霞．微波时间传递精度和时延分析［Ｊ］．时间频率学　

报，２００９，３２（１）：１２一ｔ７．　

并进行了方案之间的对比。对比结果显示，各方案　

均存在一定的不足，但综合各个因素考虑，基于散　

射信道的双向时间比对法较其他方案更适合双基　

地雷达实现系统之间的时间同步。　

参考文献　

［１０］ＭＡＲＩＮＳ　Ｃ　Ｎ　Ｍ，ＫＡＵＦＭＡＮＮ　Ｐ，ＦＥＲＲＥＩＲＡ　Ａ　Ａ，ｅｔ　ａ１．　

Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｃｌｏｃｋ　ａｎｄ　ｔｉｍｅ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｏｎ　ａ　ｗｉｒｄｅｓｓ　ｔｅｌｅｃｏｍｍｕ～　

ｎｉｃａｔｉｏｎ　ｌｉｎｋ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，２０１０，５９（３）：５１２—５１８．　

［１１］董绍武，漆溢，刘春侠，等．Ｉ临潼一蒲城数字微波时间传　

输系统建设及初步结果［Ｊ］．时间频率学报，２００８，３１　

（２）：１０４—１０８．　

［１］杨振起，张永顺，骆永军．双（多）基地雷达系统［Ｍ］．北　

（上接第１３８页）　

解码显示的综合试验效果，结果表明在１００　ｍ范围　

内该嵌入式视频编码、无线传输和媒体播放器解码　

显示的效果较好，针对２４位彩色图像的采集、处理　

与传输总时延小于３００　ｍｓ。　

工程车辆导向装置［Ｊ］．北京航空航天大学学报，　

２００７，３３（１０）：１２１２—１２１５．　

［２］张京晶，万昱程，甘霖，等．基于ＦＰＧＡ嵌入式的ＰＲＯＭ　

接口实现［Ｊ］．电子测量技术，２０１３，３６（１）：７５—７８，８７．　

［３］张善文．基于监督局部线性嵌入的飞机目标识别方法　

［Ｊ］．电光与控制，２０１１，１８（１）：１－４．　

４　结论　

提出了一种嵌入式视频编码与无线传输系统　

平台的研究方案，给出了关键硬件、软件的设计方　

案及使用描述，并通过试验测试了平台的性能。该　

平台具有视频实时采集、编码、传输、播放的功能，　

且具有低成本、易携带、延时小、功耗低等特点。该　

方案下一步需要对视频解码作嵌入式处理，一方面　

提高处理速度以增强实时性，另一方面也可基于视　

频解码嵌人式处理平台作数字图像后端处理，以提　

升该系统的完整嵌入式处理，这也是该系统后续需　

改进的一个方向。　

参考文献：　

［４］马向玲，赵安兴，蔡虎．空舰导弹火控系统嵌入式精度测　

试仪的设计与实现［Ｊ］．火力与指挥控制，２０１１，３６（４）：　

１４７－１４９．　

［５］周建平，罗辉，郭红星．某型火箭炮智能配电箱设计方案　

［Ｊ］．兵工自动化，２０１２，３１（２）：６８—７２．　

［６］蒋骁辰，李国平，王国重，等．基于ＡＶＳ＋实时编码的多　

核并行视频编码算法［Ｊ］．电子与信息学报，２０１４，３６（４）：　

８１０—８１６．　‘　

［７］郭伟，卢贤资，钟鸣．一种微小型嵌入式图像处理平台的　

研究［Ｊ］．传感器与微系统，２００８，２７（４）：５２—５４．　

［８］孙风雷，刘树昌，刘鹏，等．基于ＦＰＧＡ高清视频图像的　

光纤传输系统研究［Ｊ］．吉林大学学报（信息科学版），　

２０１４，３２（２）：１２５—１３０．　

［９］夏韫韬，胡艳军，许耀华，等．无线传感网络下的井下无　

［１］李超，李运华，王国栋，等．一种基于嵌入式图像处理的　

·

线监控系统［Ｊ］．通信技术，２０１０，４３（５）：１９２—１９４．　

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