CN102141774A - 一种北斗手表快速授时的装置及方法 - Google Patents

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李斌
覃光全
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Abstract

本发明公开了一种北斗手表快速授时的装置，主要由手表装置组成，其特征在于，在所述的手表装置上还设有北斗接收机与天线。本发明还公开了北斗手表快速授时的方法。本发明不仅结构简单，体积小且方便携带，其北斗接收机的基带芯片只解算时、分、秒时间信息，所以授时速度快，因此适合推广应用。

Description

一种北斗手表快速授时的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种快速授时的装置，具体是指一种北斗手表快速授时的装置及方法。
背景技术
GNSS--2(Global Navigation Satellite System of Second Generation)是一个统一的天基卫星导航系统。主要目的是改善现有导航系统GPS和GLONASS的定位精度。欧洲对GNSS-2的贡献是Galileo系统，中国对GNSS-2的贡献是BeiDou-2系统。
其中，北斗卫星导航系统(BeiDou(Compass)Navigation Satellite System)是中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统性。我国规划相继、发射5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。2000年，我国建成北斗导航试验系统，使我国成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。2010年1月17日，我国在西昌卫星发射中心成功发射了第三颗北斗导航卫星，标志着卫星组网正按计划稳步推进。
同其他系统一样，BD-2系统也由地面段、空间段和用户段组成，空间部分一BD一2卫星星座，地面控制部分一地面监控系统，用户设备部分BD一2接收机。每颗BD一2工作卫星都发出用于导航定位的信号，用户正是利用这些信来完成定位、授时等功能的。在用RNSS信号导航定位时，为了解算测站的三维坐标，需要观测4颗BD一2卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。
在日常生活中，人们通常使用的都是机械表和石英表，一天的走时误差有时会超过1分钟，对误差的校正一般是通过手动完成。随着世界航天科技和无线电技术的发展，通过卫星进行授时的技术应运而生，如全球使用较广泛的GPS卫星手表。但是，传统的时间输出需要等待完整的年、月、日的信息解算完成后一并输出，这样会花掉大量的时间。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的时间输出需要等待完整的年、月、日的信息解算完成后一并输出，从而花掉大量的时间的缺陷，提供一种基于北斗卫星进行快速授时的北斗手表快速授时装置。
本发明的另一目的是提供一种北斗手表快速授时的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种北斗手表快速授时的装置，主要由手表装置组成，在所述的手表装置上还设有北斗接收机与天线。
进一步的，所述的手表装置主要由具有顶盖与两个结构相同的支撑体的表体、设置在顶盖一端的表盘、与该表盘组装在一起的电池以及扣合该表体的底盖组成；所述的北斗接收机与天线分别设置在支撑体内部。
为了满足需要，所述的天线为北斗小型介质天线；在所述的天线上设有低噪放大模块。
为了确保能较好的实现本发明，在所述的北斗接收机上设有信号放大模块、以及用于解算卫星信号的基带芯片。
一种北斗手表快速授时的方法，主要包括以下步骤：
(a)通过天线接收北斗卫星信号。
(b)通过北斗接收机接收天线上的信号。
(c)通过基带芯片解算北斗卫星信号中的信息，并将解算出的时、分、秒信息发送给手表装置。
(d)手表装置进行校时。
进一步的，(a)步骤接收的卫星信号经过低噪放大模块进行低噪放大处理。
同时，(b)步骤接收的信号经过信号放大模块进行信号放大处理。
为了更好的实现本发明，所述的基带芯片解算信号的具体步骤如下：
(1)将信号进行滤波处理，为后续处理提供符合需要的信号。
(2)将信号进行解扩与解调处理。
(3)将电文信息进行GEO卫星判断，确定需要解析的北斗卫星信号。
(4)将信号进行时间信息的解算。
同时，步骤(3)所述的GEO卫星判断是指跟踪GEO卫星成功则选择获取GEO导航信息进行解析，若跟踪GEO卫星不成功则选择其他的北斗卫星导航信息进行解析。
为了能更快的授时，步骤(4)所述的时间信息解算是指只解析信号的周数和周秒信息，并计算出时间的时、分、秒信息。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明不仅结构简单，而且体积小、携带方便、使用范围广。
(2)本发明的基带芯片只解算时、分、秒时间信息，所以授时速度快。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的信号传输流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明的手表装置主要由表体1、设置在表体1内部的表盘6以及扣合该表体1的底盖3组成。所述的表体1上设有两个结构相同的支撑体8，该支撑体8为内部具有空腔体的半封闭结构，底盖3扣合在该支撑体8的开口端。为了使表盘6不外露于空气中，在表体1上相对于扣合底盖3一端还设有顶盖4。为了能让本发明正常工作，在所述的表盘6与底盖3之间还设有电池7。
为了能接收北斗卫星信号，在所述的表体1上还设有天线5，该天线设置在一个支撑体8的空腔体内部。所述的天线5为北斗卫星小型介质天线，在该天线5上还设有用于放大低噪的低噪放大模块。
为了能将接收到的北斗卫星信号解算为授时的时间信息，在所述的另一个支撑体8的空腔体内部还设有北斗接收机2。为了更好的解算卫星信号，在该北斗接收机2上设有信号放大模块。同时，在该北斗接收机2上还设有用于解扩信号、将信号进行GEO卫星判断、将信号进行解调处理、以及将信号进行时间信息的解算的基带芯片。
本发明的具体实现方法如下，其中信号传输的流程如图2所示：
(a)通过天线5接收北斗卫星信号。该天线5为北斗卫星小型介质天线，通过北斗介质天线耦合得到北斗二代卫星信号。此时接收的信号包括授时需要的北斗卫星频带内的信号、以及授时不需要的北斗卫星频带外的各种干扰低噪信号。为了得到授时所需的干净的信号，去除北斗频带以外的低噪信号，通过设置在该北斗卫星小型介质天线上的低噪放大模块将接收的信号进行低噪放大处理。
(b)通过北斗接收机2接收天线5上的信号。为了便于对信号的处理，通过设置在北斗接收机上的信号放大模块将信号强度放大。
(c)通过基带芯片解算信号中的信息，并将解算出的时、分、秒信息发送给手表装置。基带芯片解算信号中的信息为本发明的核心技术，其具体步骤如下：
(1)将信号进行滤波处理，滤除授时不需要的北斗卫星频带外的各种干扰信号。首先进行滤波处理，选频放大北斗卫星信号，为授时提供所需电频的射频信号。
(2)将信号进行解扩处理，然后将信号进行解调处理，恢复出GEO卫星判断所需的原始导航电文。
(3)将信号进行GEO卫星判断，确定需要解析的北斗卫星信号，其过程如下：
将原始导航电文与本地伪随机码进行相关处理，通过确定的相关值从而获得北斗卫星信号，并通过该伪随机码判断是否有GEO卫星，此过程为捕获，捕获采用并行搜索的方法。由于GEO卫星的导航电文传输速率大于其他卫星的导航电文速率，获取GEO卫星信号，便能在短时间内获得所需信息，从而实现快速授时，所以将获得的北斗卫星进行GEO判定，即若获得GEO卫星信号，则跟踪GEO卫星；若无GEO卫星信号，则跟踪其他的北斗卫星。
跟踪是为了在信号特性随时间变化时仍然保证能够持续获取可见的北斗卫星信号。在跟踪时需要使接收机产生的码和载波与接收到的信号同步。由于卫星信号存在多普勒平移，并且接收信号大多存在多径效应，为了能够获得正确的载波频率和码相位，需要使用锁相环技术进行载波频率的跟踪，即使接收机的NCO频率与接收信号的频率同步，然后将接收的信号与本地载波信号相乘，并去除接收信号的载波。使用延迟锁相环技术使本地产生的伪随码与捕获到的北斗卫星信号的码相位同步，并将该同步两个的码相位相乘，相乘后的信号即为导航信息。
在跟踪过程完成后，将输出导航信息，首先进行帧同步，以便找到导航电文的起始位置。帧同步后，开始提取数据。由于导航电文中除授时所需的信息外海包含大量的授时不需要的信息，为了能快速授时，只接收授时所需北斗周数、北斗周秒、润秒信息、延迟修正信息，而将其余电文信息抛弃。
若跟踪的北斗卫星为GEO卫星，则调用GEO导航电文进行解析；若跟踪的北斗卫星为非GEO卫星，则调用普通的导航电文进行解析。
(4)将信号进行时间信息的解算。即解析信号的周数和周秒信息，并将解析信息计算为时间的时、分、秒信息。
(d)手表装置进行校时。即将解算处的时间信息通过接口发送给手表装置，使手表装置进行校时。
如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (10)

1.一种北斗手表快速授时的装置，主要由手表装置组成，其特征在于：在所述的手表装置上还设有北斗接收机(2)与天线(5)。
2.根据权利要求1所述的一种北斗手表快速授时的装置，其特征在于：所述的手表装置主要由具有顶盖(4)与两个结构相同的支撑体(8)的表体(1)、设置在顶盖一端的表盘(6)、与该表盘组装在一起的电池(7)以及扣合该表体(1)的底盖(3)组成；所述的北斗接收机(2)与天线(5)分别设置在支撑体(8)内部。
3.根据权利要求2所述的一种北斗手表快速授时的装置，其特征在于：所述的天线(5)为北斗小型介质天线；在所述的天线(5)上设有低噪放大模块。
4.根据权利要求3所述的一种北斗手表快速授时的装置，其特征在于：在所述的北斗接收机(2)上设有信号放大模块、以及用于解算卫星信号的基带芯片。
5.一种北斗手表快速授时的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(a)通过天线(5)接收北斗卫星信号；
(b)通过北斗接收机(2)接收天线(5)上的信号；
(c)通过基带芯片解算北斗卫星信号中的信息，并将解算出的时、分、秒信息发送给手表装置；
(d)手表装置进行校时。
6.根据权利要求5所述的一种北斗手表快速授时的方法，其特征在于：(a)步骤接收的卫星信号经过低噪放大模块将低噪进行放大处理。
7.根据权利要求5所述的一种北斗手表快速授时的方法，其特征在于：(b)步骤接收的信号经过信号放大模块进行信号放大处理。
8.根据权利要求5～7任一项所述的一种北斗手表快速授时的方法，其特征在于，所述的基带芯片解算信号的具体步骤如下：
(1)将信号进行滤波处理，滤除北斗频带外的各种干扰信号；
(2)将信号进行解扩与解调处理；
(3)将电文信息进行GEO卫星判断，确定需要解析的北斗卫星信号；
(4)将信号进行时间信息的解算。
9.根据权利要求8所述的一种北斗手表快速授时的方法，其特征在于：步骤(3)所述的GEO卫星判断是指跟踪GEO卫星成功则选择获取GEO导航信息进行解析，若跟踪GEO卫星不成功则选择其他的北斗卫星导航信息进行解析。
10.根据权利要求8所述的一种北斗手表快速授时的方法，其特征在于：步骤(4)所述的时间信息解算是指只解析信号的周数和周秒信息，并计算出时间的时、分、秒信息。
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