CN101398474B - 北斗与gps双系统秒时差切换方法 - Google Patents
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Abstract
一种北斗与GPS双系统秒时差切换方法，包括鉴相器，其特征在于：它还包括时差标识模块和智能控制模块；鉴相器通过硬件平台FPGA来实现，测量出北斗系统与GPS系统时标信号的相位差；将相位差送入时差标识模块进行统计分析，并对其进行修正；将分析后的标识差送入智能控制模块进行切换过程控制。本发明中高精度鉴相器连续对本地时标和北斗系统时标，本地时标和GPS系统时标进行鉴相，并对相差值长期统计，得到准确的相差值，然后缓慢调整时频输出量，这种方法很好的解决了北斗与GPS系统融合的问题，明显提高了产品整体授时性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种时差切换方式，特别是涉及一种北斗与GPS双系统秒时差切换方式。
背景技术
目前，GPS系统下的卫星授时设备在我国的应用比较广泛，但存在较大的安全隐患，“北斗一号”卫星导航定位系统是我国自主研制的、全天候、区域性卫星导航定位系统，具有授时、定位、通信三大功能，市场上已经出现了北斗与GPS双系统的授时产品，在此类产品都存在北斗与GPS时标切换的问题，北斗系统的时标信号和GPS系统的时标信号同时作为本地系统的跟踪参考源，但是北斗系统和GPS系统的时标信号存在系统差，且由于星历不健康引入的时延误差、无线链路的传输衰耗、多径效应、外界干扰引入的误码及时延抖动，均会引起卫星时标信号的漂动，如果不能准确标识北斗与GPS系统的时标相位差，或切换时的策略不当，会引起本地时标信号的抖动，直接使授时系统的授时性能发生劣变，目前此类产品的切换策略存在一个共同的缺陷，双系统的时标切换过程过于简单，没有对双系统时标信号的相位差进行连续统计，切换过程也缺少对复杂情况的考虑，甚至没有考虑到这个相位差而直接切换，从而造成授时性能降低，本文的秒信号切换方法很好的解决了这一问题。
发明内容
本发明的目的是为解决北斗与GPS双系统秒信号的切换过程出现的授时信号劣变情况。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种北斗与GPS双系统秒时差切换方法，包括鉴相器，其特征在于它还包括时差标识模块和智能控制模块；鉴相器通过硬件平台FPGA来实现，测量出北斗系统与GPS系统识标信号的相位差；将相位差送入时差标识模块进行统计分析，并对其进行修正；将分析后的标识差送入智能控制模块进行切换过程控制。
北斗系统时标进入第一鉴相器，GPS系统时标进入第二鉴相器，本地时标同时进入第一鉴相器和第二鉴相器。
所述的时差标识模块对第一鉴相器和第二鉴相器的过去数据和当前数据进行统计。
在所述的时差标识模块中首先采用数字滤波的方法对两相差值做并行处理。
所述的数字滤波采用滑动、中值、惯性综合滤波方法进行处理。
所述时差标识模块中的修正方法采用对跟踪状态下的系统差进行加权平均。
在所述的智能控制模块中的切换过程控制包括两方面：①切换条件判断；②切换方法。
所述的切换条件为：判别的标准是信号的抖动特性、漂动特性、可用度；方法是采用相位预估的方法进行判断，统计分析实际测量相位差和预估相位差的差值。
所述的切换方法采用调频技术：以频率控制字控制DDS来调整本地时标信号，并在切换过程中对相差进行积分控制。
所述的切换方法采用调相技术：通过调整本地时标相位的方式进行切换。
本发明中高精度鉴相器连续对本地时标和北斗系统时标，本地时标和GPS系统时标进行鉴相，并对相差值长期统计，得到准确的相差值，然后缓慢调整时频输出量，这种方法很好的解决了北斗与GPS系统融合的问题，明显提高了产品整体授时性能。
附图说明
图1为本发明整体设计框图。
具体实施方式
实施例一
如图1所示本发明的整体设计框图，它包括鉴相器1、时差标识模块2和智能控制模块3；鉴相器1通过硬件平台FPGA来实现，测量出北斗系统与GPS系统识标信号的相位差；将相位差送入时差标识模块2进行统计分析，并对其进行修正；将分析后的标识差送入智能控制模块3进行切换过程控制。
北斗系统时标进入第一鉴相器，GPS系统时标进入第二鉴相器，本地时标同时进入第一鉴相器和第二鉴相器。该鉴相器为高精度鉴相器，用来测量时标信号间的相位差。此鉴相器测量的是两个时标信号上升沿之间的时间间隔。
所述的时差标识模块2对第一鉴相器和第二鉴相器的过去数据和当前数据进行统计。在时差标识模块2中首先采用数字滤波的方法对两相差值做并行处理，去除坏点和抖动。所述的数字滤波采用滑动、中值、惯性等综合滤波方法进行处理。其次由于卫星时标信号存在漂动特性，在不同时间北斗和GPS的时标相位差会发生漂动，若获取真实的系统差，需对之进行修正，修正的方法是对跟踪状态下的系统差进行加权平均。
在所述的智能控制模块3中的切换过程控制包括两方面的策略：①切换条件判断；②切换方法。智能控制模块在当前跟踪的时标参考源性能发生劣变、且备用时标参考源信号性能优越的条件下进行切换。智能控制模块要准确判别时标参考源信号的优劣，判别的标准是信号的抖动特性、漂动特性、可用度；方法是采用相位预估的方法进行判断，统计分析实际测量相位差和预估相位差的差值。
在正常情况下，所述的切换方法采用调频技术：本系统以频率控制字控制高精度DDS(直接数字频率合成)来调整本地时标信号，本地时标信号是由DDS合成频标信号的分频获得，本地时标的单次调整精度可达到6×10-4ns，因此系统差可以按照不同的技术指标，采用不同的调整步进值进行平滑调整，以满足不同级别时钟对MTIE(最发时间间隔误差)及TDEV(时间方差)的要求，在切换过程中对相差进行积分控制，用于消除稳态误差，提高时标信号的准确度。
实施例二
与实施例一基本相同，但在切换方法的设计时，考虑到可能会出现异常情况，因此采用以下技术方案：如果因为异常原因造成北斗时标信号与GPS时标信号的系统差超限，本系统采取先指示本系统的1PPS不可用，在准确标识系统差的基础上，通过调整本地时标相位的方式进行切换，避免切换时间过长。
另外，本切换方法可使系统在北斗与GPS之间多次切换而无累计差。
同时，本发明也可适用于其他授时系统的时标间切换。
Claims (10)
1.一种北斗与GPS双系统秒时差切换方法，包括鉴相器(1)，其特征在于：它还包括时差标识模块(2)和智能控制模块(3)；鉴相器(1)通过硬件平台FPGA来实现，测量出北斗系统与GPS系统时标信号的相位差；将相位差送入时差标识模块(2)进行统计分析，并对其进行修正；将分析后的标识差送入智能控制模块(3)进行切换过程控制。
2.根据权利要求1所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：北斗系统时标进入第一鉴相器，GPS系统时标进入第二鉴相器，本地时标同时进入第一鉴相器和第二鉴相器。
3.根据权利要求1所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：所述的时差标识模块(2)对第一鉴相器和第二鉴相器的过去数据和当前数据进行统计。
4.根据权利要求1所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：在所述的时差标识模块(2)中首先采用数字滤波的方法对两相差值做并行处理。
5.根据权利要求4所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：所述的数字滤波采用滑动、中值、惯性综合滤波方法进行处理。
6.根据权利要求1所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：所述时差标识模块(2)中的修正方法采用对跟踪状态下的系统差进行加权平均。
7.根据权利要求1所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：在所述的智能控制模块(3)中的切换过程控制包括两方面：①切换条件判断；②切换方法。
8.根据权利要求7所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：所述的切换条件为：判别的标准是信号的抖动特性、漂动特性、可用度；方法是采用相位预估的方法进行判断，统计分析实际测量相位差和预估相位差的差值。
9.根据权利要求7所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：所述的切换方法采用调频技术：以频率控制字控制DDS来调整本地时标信号，并在切换过程中对相差进行积分控制。
10.根据权利要求7所述的北斗与GPS双系统秒时差切换方法，其特征在于：所述的切换方法采用调相技术：通过调整本地时标相位的方式进行切换。
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