CN102122130A - 北斗二代卫星授时手表及其实现方法 - Google Patents

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李斌
郑兴世
李士庆
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Abstract

本发明公开了一种北斗二代卫星授时手表，属于手表授时技术，主要解决了现有手表经常出现时间误差的问题。该北斗二代卫星授时手表包括手表芯片，设置于手表芯片上的指针，与手表芯片连接的供电电源，通过北斗芯片模块与手表芯片连接的北斗二代卫星信号接收天线，所述北斗二代芯片模块还与供电电源连接。本发明还提供了一种上述手表的实现方法，通过将北斗卫星的高精度授时功能应用于手表中，使普通手表也具有了高精度授时功能，从而大大提高了普通手表的实用价值。

Description

北斗二代卫星授时手表及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种手表，具体地说，是涉及一种北斗二代卫星授时手表及其实现方法。
背景技术
我国北斗卫星导航系统具有导航、定位、授时和短报文通信的功能，可以全天候、连续实时地导航、定位和授时，覆盖范围广、使用方便。北斗导航卫星的时钟采用的就是稳定度极高的原子钟信号，因此北斗导航系统授时时间是高精度的时间。目前，北斗授时接收装置可实现高精度时间信号的接收，随着我国北斗二代卫星导航系统的建设，北斗授时接收装置的体积已经不断小型化，使得其应用范围也不断拓展。
人们日常所用的手表也是由原子钟产生的原子时进行规定，但是由于不同的手表使用了不同的原子钟，因此，产生的原子时之间就可能存在误差，使得不同手表之间不可避免地存在或大或小的误差。在某些特殊应用环境中，手表的误差可能带来极大的影响，如军用手表对时间精度要求极高，一旦出现误差，后果将难以想象，这就要求各个独立手表之间不仅具有一个共同的参考标准，而且在需要的时间段里具有实时授时功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种北斗二代卫星授时手表，结合现有手表的授时需求，以及北斗二代卫星导航系统的准确授时功能，实现普通手表的实时授时功能，从而解决现有技术中的各个独立手表之间的时间误差问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
北斗二代卫星授时手表，包括手表芯片，设置于手表芯片上的指针，与手表芯片连接的供电电源，该手表内还设置有北斗二代卫星信号接收天线，该北斗二代卫星信号接收天线通过北斗二代芯片模块与手表芯片连接，所述北斗二代芯片模块还与供电电源连接。
进一步地说，所述北斗二代卫星信号接收天线为有源微带天线，由陶瓷微带片和低噪声放大器连接构成，其尺度大小为30mm×30mm～40mm×40mm，以适应手表的小型化设计。
更进一步地说，所述北斗芯片模块由射频单元和基带处理单元连接构成，该北斗芯片模块外部设置有屏蔽盖。屏蔽盖主要用于屏蔽外部电磁干扰，提高可靠性。
再进一步地，所述手表芯片上还连接有传感器，并设置有LCD显示屏。传感器主要用于采集手表的外部工作环境信号，并利用LCD显示屏显示出来。
在上述硬件系统的基础上，本发明还提供了上述北斗二代卫星授时手表的实现方法，包括以下步骤：
(1)北斗二代卫星信号接收天线接收北斗二代卫星发出的时间信号，进行杂波处理；
(2)北斗二代卫星信号接收天线将接收到的信号转换成中频信号，传输至北斗二代芯片模块，将中频信号处理成数字信号，传输至手表芯片；
(3)根据接收到的时间数字信号，对手表芯片自身的时间进行授时，并对传感器采集的信号进行处理；
(4)授时后的时间通过指针或/和LCD显示屏显示，传感器采集的信号通过LCD显示屏显示。
所述步骤(1)中杂波处理具体包括：滤波处理和放大处理。
所述步骤(2)中将中频信号处理成数字信号具体包括：射频单元进行射频处理，基带处理单元进行基带信号解码。
本发明还设置了两种模式：休眠模式和工作模式。在用户不需要高精度授时的时候，通过控制模式选择按钮，来控制北斗芯片模块的工作状态，从而降低供电电源的电能消耗，延长使用周期。
本发明的设计原理在于：将北斗二代卫星的高精度授时功能应用于普通手表中，利用北斗芯片模块来对接收到的信号进行处理，将处理后数字信号交由手表芯片完成授时，从而解决现有手表容易出现误差的问题。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.将北斗二代导航系统应用于手表授时领域，实现了普通手表的高精度实时授时，大大提高了手表的精度。
2.多个独立手表均进行卫星授时后，实现了多个手表之间在时间上的同一性、同步性和精确性，从而满足特殊应用领域对手表的高精度要求。
3.整个系统结构简单、重量轻、体积小、携带方便，可广泛应用于军方单兵作战训练以及民用的野外科考、户外运动、紧急救授、运动员监测、旅游等，大大提高了手表的适用领域。
4.两种模式的自由选择，即能保障高精度授时的实现，又能延长供电电源的使用周期。如果应用于军事领域，手表的这种功能将会大大提高士兵的作战能力，在某些小型战役中，甚至能改变战役的结果。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明的系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例
如图1所示，北斗二代卫星授时手表，主要包括北斗二代卫星信号接收天线、北斗芯片模块、手表芯片、指针，供电电源。其中，北斗二代卫星信号接收天线、北斗芯片模块、手表芯片依次连接，指针安装于手表芯片上，其转动受手表芯片内的单片机控制；供电电源分别与北斗二代芯片模块和手表芯片连接。模式选择按钮直接连接北斗二代芯片模块和手表芯片，与供电电源所在支路构成并联关系，通过控制模式选择按钮的开关状态，即可实现对供电电源的控制，从而实现手表的休眠与工作两种模式。本发明中，供电电源为可充电电源。
在上述结构中，所述北斗二代卫星信号接收天线为有源微带天线，由陶瓷微带片和低噪声放大器连接构成，其尺度大小为35mm×35mm。北斗二代卫星信号接收天线的功能在于接收信号，并对信号进行滤波、放大处理，使其具备高灵敏的动态范围，从而输出满足北斗芯片模块信号处理要求的中频信号。所述北斗芯片模块为一块电路板上设置射频单元和基带处理单元，射频单元和基带处理单元相互连接，其外部设置有屏蔽盖，用于屏蔽外部的电磁干扰。北斗芯片模块将中频信号处理成含有时间的数字信号，并输出至手表芯片，用于手表时间的授时。
为了提高手表的实用性，在手表芯片上还设置有传感器和LCD显示屏，传感器主要用于采集外部环境信号，如温度、高度、方向等信号，而LCD显示屏则用于显示时间信号及上述传感器采集的信号。时间信号也可以用指针显示。
在手表的组装上，为了不影响小型化、高灵敏度的要求，将北斗二代卫星信号接收天线安装在手表6点位的表耳处，而北斗芯片模块则设置于手表12点位的表耳处，两者成相对设置的一条直线，从而保证接收信号的可靠性。
下面根据图2对本发明的工作过程进行详细说明。
在工作状态下，北斗二代卫星信号接收天线通过陶瓷微带片接收北斗二代卫星发出的时间信号，然后通过低噪声放大器进行滤波、放大处理，直到将信号处理成能够用于北斗芯片模块处理的中频信号。北斗二代卫星信号接收天线接收到符合处理要求的中频信号后，首先由射频单元进行射频处理，再利用基带处理单元进行基带信号解码，使中频信号处理成为含有时间的数字信号，传输至手表芯片。手表芯片通过内部的单片机将接收到的含时间的数字信号与自身的时间信号进行对比与处理，主要指对时间误差的测量、校准手表时间，以及驱动指针指示时、分、秒和LCD数字显示时、分、秒。在手表芯片进行授时的过程中，其内部的单片机还接收传感器采集的信号，并将其处理后通过LCD显示屏显示出来。
当手表不需要授时修正时，通过按下模式选择按钮，使北斗二代芯片模块和手表芯片直接由电源线连通，使供电电源所在支路短路，北斗二代芯片模块由于失去电源而停止工作，整个卫星信号的接收与处理部分便处于休眠状态，即进行休眠模式，从而大大降低电源能量的消耗，延长使用周期。
上述实施例仅为本发明的最优实施例，本发明的保护范围包括但不限于上述实施例。

Claims (10)

1.北斗二代卫星授时手表，包括手表芯片，设置于手表芯片上的指针，与手表芯片连接的供电电源，其特征在于，还设置有北斗二代卫星信号接收天线，该北斗二代卫星信号接收天线通过北斗二代芯片模块与手表芯片连接，所述北斗二代芯片模块还与供电电源连接。
2.根据权利要求1所述的北斗二代卫星授时手表，其特征在于，所述北斗二代卫星信号接收天线为有源微带天线。
3.根据权利要求2所述的北斗二代卫星授时手表，其特征在于，所述北斗二代卫星信号接收天线由陶瓷微带片和低噪声放大器连接构成。
4.根据权利要求2所述的北斗二代卫星授时手表，其特征在于，所述北斗二代卫星信号接收天线尺度大小为30mm×30mm～40mm×40mm。
5.根据权利要求2所述的北斗二代卫星授时手表，其特征在于，所述北斗芯片模块由射频单元和基带处理单元连接构成，该北斗芯片模块外部设置有屏蔽盖。
6.根据权利要求5所述的北斗二代卫星授时手表，其特征在于，所述北斗二代卫星信号接收天线设置于手表6点位的表耳处，北斗芯片接收模块设置于手表12点位的表耳处。
7.根据权利要求5所述的北斗二代卫星授时手表，其特征在于，所述手表芯片上还连接有传感器和LCD显示屏。
8.北斗二代卫星授时手表的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)北斗二代卫星信号接收天线接收北斗二代卫星发出的时间信号，进行杂波处理；
(2)北斗二代卫星信号接收天线将接收到的信号转换成中频信号，传输至北斗二代芯片模块，将中频信号处理成数字信号，传输至手表芯片；
(3)根据接收到的时间数字信号，对手表芯片自身的时间进行授时，并对传感器采集的信号进行处理；
(4)授时后的时间通过指针或/和LCD显示屏显示，传感器采集的信号通过LCD显示屏显示。
9.根据权利要求8所述的北斗二代卫星授时手表的实现方法，其特征在于，所述步骤(1)中杂波处理具体包括：滤波处理和放大处理。
10.根据权利要求9所述的北斗二代卫星授时手表的实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中将中频信号处理成数字信号具体包括：射频单元进行射频处理，基带处理单元进行基带信号解码。
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