CN109298434A - 一种基于gps北斗秒脉冲快速时钟锁定系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定系统和方法，所述系统包括：GPS/北斗接收模块，用于通过天线接收卫星信号，产生秒脉冲，发送给控制模块；本地时钟模块，用于产生本地时钟信号，受控制模块控制，并发送本地时钟信号给控制模块；控制模块，用于进行算法处理，并产生控制信号，通过DAC控制本地时钟模块，控制模块为FPGA或单片机；DAC，用于将控制模块发出的控制信号转换为控制电压控制本地时钟模块。本发明通过简单的算法和结构，实现本地时钟与GPS/北斗秒脉冲的快速锁定，结构简单，成本较低，锁定速度快。

Description

一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定系统和方法

技术领域

本发明涉及一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定系统和方法。

背景技术

GPS/北斗是目前使用非常广泛的定位系统，通过卫星同步时钟可以提供非常稳定的时钟和绝对时间信息，因此在各种行业都有着广泛的应用。

目前，本地时钟同步卫星时钟主要采用的是锁相环的方案。首先获取GPS/北斗产生的1PPS信号，然后通过本地时钟也产生1PPS的时钟信号，利用两个信号的相位误差，通过鉴相器进行鉴相，实现输出信号对输入信号的锁定和跟踪，从而实现时钟同步。但是此方案有锁定时间长，从而导致稳定时间长的不足，并且需要一定的预热时间。

因此，针对这一现状，迫切需要开发一种基于GPS/北斗信号秒脉冲采用对本地时钟信号计数的方法，通过数字计算的方法可以实现时钟的快速同步的系统和方法，以克服当前实际应用中的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定系统和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定系统，所述系统包括：

GPS/北斗接收模块，用于通过天线接收卫星信号，产生秒脉冲，发送给控制模块；

本地时钟模块，用于产生本地时钟信号，受控制模块控制，并发送本地时钟信号给控制模块；

控制模块，用于进行算法处理，并产生控制信号，通过DAC控制本地时钟模块，控制模块为FPGA或单片机；

DAC，用于将控制模块发出的控制信号转换为控制电压控制本地时钟模块。

一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定方法，所述方法包括步骤：

S1，当系统上电之后，将控制模块中设定本地时钟控制电压初始值，通过DAC产生控制电压，控制本地时钟模块产生默认时钟频率；

S2，在秒脉冲的上升沿开始对本地时钟进行计数，在下一个秒脉冲上升沿结束计数，计数个数为F个；

S3，在下一个秒脉冲周期中，进行如下操作：当一个秒脉冲周期本地时钟计数个数F1大于F，将差值F2＝F1-F去查找表中查找对应电压步进值，将产生步进值与当前电压控制值相加，生成新的本地时钟控制电压值，并通过DAC产生控制电压；当一个秒脉冲周期本地时钟计数个数F1小于F，将差值F2＝F-F1去查找表中查找对应电压步进值，将当前电压控制值减去产生步进值，生成新的本地时钟控制电压值，并通过DAC产生控制电压；

S4，重复步骤S2和S3，直到秒脉冲周期中计数个数为F不变。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明装置通过简单的算法和结构，实现本地时钟与GPS/北斗秒脉冲的快速锁定，结构简单，成本较低，锁定速度快。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定系统，所述系统包括：

GPS/北斗接收模块2，用于通过天线1接收卫星信号，产生秒脉冲，发送给控制模块4；

本地时钟模块3，用于产生本地时钟信号，受控制模块4控制，并发送本地时钟信号给控制模块4；

控制模块4，用于进行算法处理，并产生控制信号，通过DAC5(数字模拟转换器)控制本地时钟模块3，控制模块4为FPGA(现场可编程门阵列)或单片机；

DAC5(数字模拟转换器)，用于将控制模块4发出的控制信号转换为控制电压控制本地时钟模块3。

工作过程为：GPS/北斗接收模块1接收卫星信号，产生的秒脉冲信号，发送给控制模块4；同时，本地时钟模块3产生本地时钟信号也发给控制模块4；控制模块4在秒脉冲的上升沿对本地时钟模块3开始进行计数，当下一个秒脉冲上升沿到来结束计数，将计数值与标准值进行比较，如果相等则DAC5控制值不变，如果比标准值大或者小，则对DAC5的控制值按照一定的规则进行加或者减，随着秒脉冲的不断到来，不断调整本地时钟信号的频率，当同步之后，DAC5控制值不变。从而实现本地时钟与秒脉冲的同步。

另外，一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定方法，所述方法包括步骤：

S1，当系统上电之后，将控制模块4中设定本地时钟控制电压初始值(默认值)D，通过DAC5产生控制电压，控制本地时钟模块3产生默认时钟频率F(Hz)；

S2，在秒脉冲的上升沿开始对本地时钟进行计数，在下一个秒脉冲上升沿结束计数，计数个数为F个；

S3，在下一个秒脉冲周期中，进行如下操作。当一个秒脉冲周期本地时钟计数个数F1大于F，将差值F2(即F1一F)去查找表(此为公知现有技术)中查找对应电压步进值D1，将产生步进值与当前电压控制值相加，生成新的本地时钟控制电压值，并通过DAC5产生控制电压。当一个秒脉冲周期本地时钟计数个数F1小于F，将差值F2(即F-F1)去查找表中查找对应电压步进值D1，将当前电压控制值减去产生步进值，生成新的本地时钟控制电压值，并通过DAC5产生控制电压；

S4，重复步骤S2和S3，直到秒脉冲周期中计数个数为F不变。

本发明装置通过简单的算法和结构，实现本地时钟与GPS/北斗秒脉冲的快速锁定，结构简单，成本较低，锁定速度快。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (2)

1.一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定系统，其特征在于，所述系统包括：

GPS/北斗接收模块，用于通过天线接收卫星信号，产生秒脉冲，发送给控制模块；

本地时钟模块，用于产生本地时钟信号，受控制模块控制，并发送本地时钟信号给控制模块；

控制模块，用于进行算法处理，并产生控制信号，通过DAC控制本地时钟模块，控制模块为FPGA或单片机；

DAC，用于将控制模块发出的控制信号转换为控制电压控制本地时钟模块。

2.一种基于GPS北斗秒脉冲快速时钟锁定方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1，当系统上电之后，将控制模块中设定本地时钟控制电压初始值，通过DAC产生控制电压，控制本地时钟模块产生默认时钟频率；

S2，在秒脉冲的上升沿开始对本地时钟进行计数，在下一个秒脉冲上升沿结束计数，计数个数为F个；

S3，在下一个秒脉冲周期中，进行如下操作：当一个秒脉冲周期本地时钟计数个数F1大于F，将差值F2＝F1-F去查找表中查找对应电压步进值，将产生步进值与当前电压控制值相加，生成新的本地时钟控制电压值，并通过DAC产生控制电压；当一个秒脉冲周期本地时钟计数个数F1小于F，将差值F2＝F-F1去查找表中查找对应电压步进值，将当前电压控制值减去产生步进值，生成新的本地时钟控制电压值，并通过DAC产生控制电压；

S4，重复步骤S2和S3，直到秒脉冲周期中计数个数为F不变。