CN102339016A - 基于bd/gps双模授时的时间同步装置 - Google Patents

基于bd/gps双模授时的时间同步装置 Download PDF

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孙剑
张志雄
李斌
付金厚
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Ocean Science And Technology (beijing) Co Ltd Huida
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Ocean Science And Technology (beijing) Co Ltd Huida
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Abstract

本发明公开了一种基于BD/GPS双模授时的时间同步装置，铷钟X72的频率输出引脚同与门的输入引脚连接，与门的输出引脚与CPLD的输入引脚连接，时间间隔测量仪TDC-GP2芯片的输出端通过SPI端口与DSP连接，DSP与铷钟之间通过RS232串口连接，BD/GPS双模接收机输出的1pps信号输出端与时间间隔测量仪TDC-GP2芯片连接，BD/GPS双模接收机的RS232端口与DSP相连。该装置结构简单，稳定性好，还可以自适应切换授时模式，而且在不损失精度的前提下，降低了成本，简化了系统结构，增强了稳定性。

Description

基于BD/GPS双模授时的时间同步装置
技术领域
本发明涉及一种时间同步装置，特别是一种基于BD/GPS双模授时的时间同步装置。
背景技术
时间是物理学的基本参量，也是物质存在的基本形式，时间的测量、时间信息的传递与应用，对于我们的生活、国民经济的发展，特别是国防建设是至关重要的。而时间同步就是使各地的时间在同一时刻具有相同的时间计量值。随着社会生产力和科学技术的飞速发展，时间同步的应用也越来越广泛，一些特定领域对授时系统的时间同步精度要求也越来越高。如在火箭发射、卫星跟踪、海洋测量、大地测量、飞机和船舶的导航、科学技术研究、地震预报以及国防建设等领域，要求授时精度高达微秒甚至几十毫微秒。
关于时间同步装置，目前已公开发表的基于北斗/GPS双模授时技术研究的成果主要包括：湖南大学郭彬著《基于北斗/GPS双模授时的电力系统时间同步技术研究》硕士学位论，国防科技大学黄飞等人在兵工学报2008年第29卷11期上发表的《时间统一系统中多基准时间源的设计》。上述的研究成果中均提到一种基于北斗/GPS双模授时技术方法(如图1)，但是该方法分别使用GPS和BD接收机，硬件系统结构复杂，成本较高，而且后续处理的程序结构复杂，运算量大，容易引起系统不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于BD/GPS双模授时的时间同步装置，该装置结构简单，稳定性好，还可以自适应切换授时模式，而且在不损失精度的前提下，降低了成本，简化了系统结构，增强了稳定性。
为实现以上目的，本发明装置采用如图1所示的结构，该结构包一个带有天线的GPS/北斗双模接收机，一个使用德国ACAM公司出品的TDC-GP2芯片实现时间间隔测量功能，一个美国SRS公司出品的X72铷钟，一个与门，一个CPLD，一个DSP，还有各种装置之间的连接线。其中铷钟的频率输出引脚同与门的输入引脚连接，与门的输出引脚与CPLD的输入引脚连接，时间间隔测量仪的输出端通过SPI端口与DSP连接，DSP与铷钟之间通过RS232串口连接，BD/GPS双模接收机输出的1pps信号输出端与时间间隔测量仪连接，BD/GPS双模接收机的RS232端口与DSP相连。
本发明的装置具备以下优点：
1、可靠性提高：BD/GPS双模授时同步装置，可以在GPS或北斗出现故障的情况下仍然能提共高可精度时间频率标准，从而大大提高了系统的可靠性，满足了时间同步技术的高可靠性的要求。
2、准确性提高：铷钟输出的正弦波信号经过与门的处理，变为方波再输出给CPLD。由于CPLD对于方波信号更为敏感，所以本方案的设计降低了CPLD漏计的可能性，从而提高了系统的时间同步精度及同步装置的稳定性。
3、自主安全性：这种时间同步装置的研究，将消除美国在这项技术方面对我们的时间安全乃至国家安全潜在的巨大威胁。
附图说明
图1是BD/GPS双模授时时间同步装置结构示意图.
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，在BD/GPS双模授时的时间同步装置中，X72的铷钟输出频率为10MHz的正弦波，经过一个与门的处理，可以得到一个10MHz的方波，将这个方波经过CPLD分频后输出一个秒脉冲(1pps)。
BD/GPS双模接收机模输出的1pps，将作为调节铷钟时间的基准时间。将这个1pps和经过CPLD分频后的的1pps输入时间间隔测量仪，便可测量出这两个秒脉冲的时间差，从而测量出铷钟相对于时间基准的漂移速度和漂移量，再将这个差值信号输入数字信号处理器DSP，将产生一个消除铷钟漂移量的控制指令，并对铷钟进行反馈控制，使之与时间基准一致，从图1中可以看出，这是一个回路：先测量，再调节，再测量，再调节，循环往复，这样即可实现对铷钟的实时准确调节。
另外，BD/GPS双模接收机还能对此系统进行自动检测，倘若一种GPS或BD出现问题时，它会自动切换到另外一种模式，也可手动进行切换，即实现了自动或手动的切换授时系统，提高了系统工作的可靠性。
本发明使用的装置保证了最终输出的1pps准确度＜80ns，频率准确度＜8E-13。另外本装置提出的基于BD/GPS双模授时技术，可以在GPS或北斗出现故障的情况下仍然能提共高可精度时间频率标准，从而大大提高了系统的可靠性。

Claims (1)

1.基于BD/GPS双模授时的时间同步装置，包括一个带有天线的GPS/北斗双模接收机、时间间隔测量仪TDC-GP2芯片、X72铷钟，一个与门，一个CPLD，一个DSP，其特征在于，其中铷钟X72的频率输出引脚同与门的输入引脚连接，与门的输出引脚与CPLD的输入引脚连接，时间间隔测量仪TDC-GP2芯片的输出端通过SPI端口与DSP连接，DSP与铷钟之间通过RS232串口连接，BD/GPS双模接收机输出的1pps信号输出端与时间间隔测量仪TDC-GP2芯片连接，BD/GPS双模接收机的RS232端口与DSP相连。
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