CN104460310A - 基于北斗二代卫星系统授时机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于北斗二代卫星系统授时机，包括：北斗二代接收机模块，其用于接收北斗二代卫星的时标信号；CPLD模块，接收所述北斗二代接收机模块的时标信号数据；恒温晶振模块，该恒温晶振模块产生时间脉冲在CPLD中对秒脉冲间隙计数；CPU控制模块；以及脉冲输出模块，接收所述CPU控制模块的数据，所述脉冲输出模块采用三种专用接口隔离输出，包括秒脉冲输出接口、分脉冲输出接口和日脉冲输出接口。本发明的授时机，成本低，功耗小，授时精度为50纳秒，在时间不长于1h内,频率准确度一般优于5×10-12，具有较高精度、稳定度和安全性。

Description

基于北斗二代卫星系统授时机
技术领域
本发明涉及电子产品生产测试领域，特别涉及一种基于北斗二代卫星系统授时机。
背景技术
卫星授时机是通信、导航、雷达众多领域的时间基准，研制生产过程中1PPS秒脉冲，开机冷启动时间，定位精度等都是卫星授时机和导航接收机需要重点考核的指标。但因为以上这些信号需要每秒出现一次，科研人员手工测量并记录无法跟上信号变化。目前，共有五种授时方式：长、短波授时，电话拨号授时，SDH网络授时，计算机互联网授时和卫星授时。短波授时只能达到毫秒级，传输质量受到电离层的影响；电话拨号授时的方式以电话线作为传输介质，同步精度较低，一般为100毫秒；SDH网络授时技术是把与铯原子钟同步的时间信号嵌入到SDH网络。但授时信息的传递会因SDH网络的复用段开销阻断影响，因此此授时方法不太可靠；卫星授时是当今信息社会授时方式的主流，美国的GPS更是起主导作用，从安全角度考虑，随着北斗二代卫星导航系统的组网实施运行，用北斗授时产品取代GPS授时产品是发展的必然。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于北斗二代卫星系统授时机，通过设计一种新型的北斗二代卫星授时源电路，以获得高精度、高稳定性和高可靠性的授时源。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于北斗二代卫星系统授时机，包括：北斗二代接收机模块，其用于接收北斗二代卫星的时标信号；CPLD模块，接收所述北斗二代接收机模块的时标信号数据；恒温晶振模块，该恒温晶振模块产生时间脉冲在CPLD中对秒脉冲间隙计数；CPU控制模块，接收所述北斗二代接收机模块、CPLD模块和恒温晶振模块的数据并进行整个系统的协调控制，及北斗二代秒脉冲误差修正算法控制，所述CPLD模块利用秒脉冲对计数值进行无延时锁存，并触发所述CPU控制模块中断，通知所述CPU控制模块读取该计数值，所述CPU控制模块对接收的数据进行处理并实时显示；以及脉冲输出模块，接收所述CPU控制模块的数据，所述脉冲输出模块采用三种专用接口隔离输出，包括秒脉冲输出接口、分脉冲输出接口和日脉冲输出接口。
优选地，上述技术方案中，所述的CPLD模块是由一个27位秒脉冲计数器不断计数，当计数值等于2FAF080时，输出秒脉冲低电平；当计数值等于所述CPU控制模块送来的数值时，计数器清零并重新开始计数，同时输出秒脉冲高电平。
优选地，上述技术方案中，所述的恒温晶振模块的晶振频率为100MH。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的基于北斗二代卫星系统授时机，成本低，功耗小，授时精度为50纳秒，在时间不长于1h内,频率准确度一般优于5×10-12，具有较高精度、稳定度和安全性。因此，研究成果完全可替代一直广泛应用于中国电网调度中心、电厂、变电站的自动化运行、保护、控制、安全生产等领域的GPS系统，并且精度更高、稳定性和可靠性更好。
附图说明
图1是本发明基于北斗二代卫星系统授时机系统的方框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明具体实施方式的一种基于北斗二代卫星系统授时机，包括：北斗二代接收机模块1、CPLD模块2、恒温晶振模块3、CPU控制模块4和脉冲输出模块5。本发明的授时机对信号处理的过程如下：
(1)利用北斗二代接收机模块接收北斗二代卫星的时标信号，接收到时标信号数据后，分别送至CPLD模块和CPU模块。
(2)利用晶振频率为100MH的恒温晶振模块与CPLD数据连接，该恒温晶振模块产生时间脉冲在CPLD中对秒脉冲间隙计数，所述CPLD模块同时利用秒脉冲对计数值进行无延时锁存，并触发所述CPU控制模块中断，通知所述CPU控制模块读取该计数值；
(3)所述的CPU控制模块采用ARM控制模块，CPU控制模块接收到所述北斗二代接收机模块、CPLD模块和恒温晶振模块的数据并进行整个系统的协调控制，并对北斗秒脉冲误差修正算法进行控制，CPU接收到北斗时标信号后，提取出年、月、日、时、分、秒时间信息及所跟踪的卫星数，并由中断子程序读取CPLD中的计数值。CPU对接收机的状态进行判断，如果接收机工作正常，则由CPU根据历史数据和本次计数结果按照式和式计算出相应的和，并将和相加后送至CPLD。
(4)CPLD模块是由一个27位秒脉冲计数器不断计数，当计数值等于2FAF080时，输出秒脉冲低电平；当计数值等于所述CPU控制模块送来的数值时，计数器清零并重新开始计数，同时输出秒脉冲高电平。
(5)授时天线通过同轴电缆连接到北斗二代接收机上，接收机输出秒脉冲信号到ARM中，ARM通过脉冲输出模块输出处理后的数据，所述脉冲输出模块采用三种专用接口隔离输出，包括秒脉冲输出接口、分脉冲输出接口和日脉冲输出接口。由ARM的秒脉冲、分脉冲和日脉冲，并将信息输入LCD液晶显示屏上。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (3)

1.一种基于北斗二代卫星系统授时机，其特征在于，包括：
北斗二代接收机模块，其用于接收北斗二代卫星的时标信号；
CPLD模块，接收所述北斗二代接收机模块的时标信号数据；
恒温晶振模块，该恒温晶振模块产生时间脉冲在CPLD中对秒脉冲间隙计数；
CPU控制模块，接收所述北斗二代接收机模块、CPLD模块和恒温晶振模块的数据并进行整个系统的协调控制，及北斗二代秒脉冲误差修正算法控制，所述CPLD模块利用秒脉冲对计数值进行无延时锁存，并触发所述CPU控制模块中断，通知所述CPU控制模块读取该计数值，所述CPU控制模块对接收的数据进行处理并实时显示；以及
脉冲输出模块，接收所述CPU控制模块的数据，所述脉冲输出模块采用三种专用接口隔离输出，包括秒脉冲输出接口、分脉冲输出接口和日脉冲输出接口。
2.根据权利要求1所述的基于北斗二代卫星系统授时机，其特征在于，所述CPLD模块是由一个27位秒脉冲计数器不断计数，当计数值等于2FAF080时，输出秒脉冲低电平；当计数值等于所述CPU控制模块送来的数值时，计数器清零并重新开始计数，同时输出秒脉冲高电平。
3.根据权利要求1所述的基于北斗二代卫星系统授时机，其特征在于，所述的恒温晶振模块的晶振频率为100MH。
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