CN109991838A - 基于北斗短报文主控授时装置、系统及方法 - Google Patents

基于北斗短报文主控授时装置、系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于北斗短报文主控授时装置、系统及方法，其中该主控授时装置包括有BDS收发模块、BDS信号采集模块和GPS信号采集模块；所述BDS收发模块、BDS信号采集模块和GPS信号采集模块分别通过放大、滤波和衰减模块与CPU计算控制模块进行通讯连接，所述CPU计算控制模块连接有提供电源的电源管理模块，所述电源管理模块转换外接电源给主控授时装置中的各个部件进行供电；所述CPU计算控制模块与BDS/GPS时钟解析模块双向进行信号传输连接；所述CPU计算控制模块分别连接有射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块。在地震、海啸等灾后或偏远山区、草原或海洋等无网络覆盖环境下保证收授时系统信源准确及时切换，保证为其他设备和系统平台正常授时。

Description

基于北斗短报文主控授时装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及授时领域，具体涉及无网络覆盖环境下的卫星授时信道的切换技术的基于北斗短报文主控授时装置、系统及方法。
背景技术
在授时领域，卫星授时信道的切换技术基本依靠以太网、光网络、GPR或LTE等无线网络，但都没有考虑到地震、海啸等灾后或偏远山区、草原或海洋等无网络覆盖环境。本发明公开的一种基于北斗短报文主控授时系统、装置及方法，利用北斗短报文的发送机制，在无网络覆盖环境下，控制主控授时装置的卫星授时信道准确及时切换，给灾后应急、无网络的偏远山区、草原或海洋的设备及系统平台正常运行提供了可靠的保障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种基于北斗短报文主控授时装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该基于北斗短报文主控授时装置包括有BDS收发模块、BDS信号采集模块和GPS信号采集模块；所述BDS收发模块、BDS信号采集模块和GPS信号采集模块分别通过放大、滤波和衰减模块与CPU计算控制模块进行通讯连接，所述CPU计算控制模块连接有提供电源的电源管理模块，所述电源管理模块转换外接电源给主控授时装置中的各个部件进行供电；所述CPU计算控制模块与BDS/GPS时钟解析模块双向进行信号传输连接；所述CPU计算控制模块分别连接有射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块；
其中，所述BDS收发模块：接收北斗短报文主控授时主系统短报文指令和信息；
所述BDS信号采集模块：采集接收BDS的时间和频率等信号；
所述GPS信号采集模块：采集接收GPS的时间和频率等信号；
所述放大、滤波和衰减模块：根据CPU计算控制模块强弱监测的结果，对接收到BDS或GPS的时间和频率等信号进行放大、滤波和衰减处理；
所述CPU计算控制模块：对接收到的BDS或GPS时间和频率等的信号强弱监测；对所述放大、滤波和衰减模块、BDS/GPS时钟解析模块、射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块进行控制；对自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对；
所述BDS/GPS时钟解析模块：解析自属授时接收信道获取BDS或GPS有效卫星颗数、时间、频率、经纬度和海拔高度信息，并将信息传输给所述CPU计算控制模块；
所述射频信号输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过射频信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
所述数字信号输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过数字信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台。
所述其他格式输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过其他格式信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台。
采用上述技术方案，主控授时装置接收到切换指令后，按照主控系统的指令将主控授时装置的授时接收信道切换成BDS信道或GPS信道；主控授时装置信道切换成功后，通过自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息，与主控授时系统提供的时间和频率进行比对，以保证信道成功切换及时间和频率的准确性。在地震、海啸等灾后或偏远山区、草原或海洋等无网络覆盖环境下保证收授时系统信源准确及时切换，保证为其他设备和系统平台正常授时。
本发明还提供一种基于北斗短报文主控授时系统，包括有如权利要求1或2所述的主控授时装置；还包括有北斗短报文主控授时主系统、BDS卫星、GPS卫星、主控授时装置、其他设备和系统平台；利用北斗短报文发送机制实现所述北斗短报文主控授时主系统和所述主控授时装置的通信、发送的报文信息；
其中，所述北斗短报文主控授时主系统：主要进行BDS或GPS校验和发起切换指令；
所述BDS卫星：主要为传输北斗短报文的传输通道,且提供BDS的时间和频率信息；
所述GPS卫星：提供GPS的时间和频率信息；
所述主控授时装置：主要进行信道切换；通过自属接收信道获取时间和频率信息；通过自属授时接收信道获取时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对，以保证信道成功切换及时间和频率的准确性；将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
所述其他设备和系统平台：接收主控授时装置时间和频率信息。
利用北斗短报文的发送机制，由基于北斗短报文主控授时系统（即主控授时系统）进行自动校验后，通过BDS的短报文信道，发送切换指令和系统标识、有效卫星颗数、时间、频率、经纬度和海拔高度等信息到远端的基于北斗短报文主控授时装置，在地震、海啸等灾后或偏远山区、草原或海洋等无网络覆盖环境下保证收授时系统信源准确及时切换，保证为其他设备和系统平台正常授时。
作为本发明的优选技术方案，利用北斗短报文发送机制实现该主控授时系统和所述主控授时装置的通信、发送的报文信息包含：切换指令、系统标识、有效卫星颗数、时间和频率等信息。
作为本发明的优选技术方案，所述其他设备包括有基站设备、传输设备和服务器。
作为本发明的优选技术方案，所述主控授时装置接收到切换指令后，按照所述北斗短报文主控授时主系统的指令将主控授时装置的授时接收信道切换成BDS信道或GPS信道。
作为本发明的优选技术方案，所述主控授时装置通过自属授时接收信道获取BDS或GPS信息包括：有效卫星颗数、时间、频率、经纬度和海拔高度信息。
作为本发明的优选技术方案，所述主控授时装置信道切换成功后，通过自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息，与所述北斗短报文主控授时主系统提供的时间和频率进行比对，以保证信道成功切换及时间和频率的准确性。
作为本发明的优选技术方案，所述主控授时装置通过自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与所述北斗短报文主控授时主系统提供的时间和频率比对通过后，需要通过射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台。
本发明还提供一种基于北斗短报文主控授时方法，包含如下步骤：
（1）启动：启动北斗短报文卫星授时信道切换程序；
（2）校验：校验BDS或GPS当前状态、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度等信息：
若是校验正常，转到步骤（3）和步骤（4）；
若是校验非正常，转到步骤（13）；
（3）保存数据：保存BDS或GPS当前状态、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息；
（4）发送指令：发送切换指令及主控授时系统的系统标识、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息；
（5）接收指令：接收切换指令及主控授时系统的系统标识、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度等信息；
（6）校验：主控授时装置若是自由控制模式，则自动流转到步骤（7）；若是特定模式，则对主控授时系统的系统标识和主控授时装置中存储的主控系统标识进行校验：
若是校验正常，转到步骤（7）；
若是校验非正常，转到步骤（13）；
（7）切换信道：主控授时装置自动切换自属的BDS或GPS接收信道；
（8）获取信号：主控授时装置通过自属的BDS或GPS接收信道获取BDS或GPS微波信号；
（9）解析数据：主控授时装置对获取BDS或GPS微波信号进行解析；
（10）对比数据：对自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对；
（11）判断：对步骤（10）的比对结果进行判断：
若是判断通过，转到步骤（12）；
若是判断不通过，转到步骤（13）；
（12）同步数据：将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
（13）结束：切换信道程序完成，返回结果。
附图说明
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：
图1是本发明的基于北斗短报文主控授时装置示意图；
图2是本发明的基于北斗短报文主控授时系统示意图；
图3是本发明的基于北斗短报文主控授时方法流程图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1所示，是本实施例中的基于北斗短报文主控授时装置，该主控授时装置包括有BDS收发模块、BDS信号采集模块和GPS信号采集模块；所述BDS收发模块、BDS信号采集模块和GPS信号采集模块分别通过放大、滤波和衰减模块与CPU计算控制模块进行通讯连接，所述CPU计算控制模块连接有提供电源的电源管理模块，所述电源管理模块转换外接电源给主控授时装置中的各个部件进行供电；所述CPU计算控制模块与BDS/GPS时钟解析模块双向进行信号传输连接；所述CPU计算控制模块分别连接有射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块；
其中，所述BDS收发模块：接收北斗短报文主控授时主系统短报文指令和信息；
所述BDS信号采集模块：采集接收BDS的时间和频率等信号；
所述GPS信号采集模块：采集接收GPS的时间和频率等信号；
所述放大、滤波和衰减模块：根据CPU计算控制模块强弱监测的结果，对接收到BDS或GPS的时间和频率等信号进行放大、滤波和衰减处理；
所述CPU计算控制模块：对接收到的BDS或GPS时间和频率等的信号强弱监测；对所述放大、滤波和衰减模块、BDS/GPS时钟解析模块、射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块进行控制；对自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对；
所述BDS/GPS时钟解析模块：解析自属授时接收信道获取BDS或GPS有效卫星颗数、时间、频率、经纬度和海拔高度信息，并将信息传输给所述CPU计算控制模块；
所述射频信号输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过射频信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
所述数字信号输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过数字信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台。
所述其他格式输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过其他格式信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台。
在本实施例中，主控授时装置有特定和自由两种控制模式，其中特定控制模式指主控授时装置只接受特定授时系统的授时切换指令；自由控制模式指主控授时装置可接受任意授时系统的授时切换指令。
如图2所示，基于北斗短报文主控授时系统包括有主控授时装置（如图1所示）；还包括有北斗短报文主控授时主系统、BDS卫星、GPS卫星、主控授时装置、其他设备和系统平台；利用北斗短报文发送机制实现所述北斗短报文主控授时主系统和所述主控授时装置的通信、发送的报文信息；
其中，所述北斗短报文主控授时主系统：主要进行BDS或GPS校验和发起切换指令；
所述BDS卫星：主要为传输北斗短报文的传输通道,且提供BDS的时间和频率信息；
所述GPS卫星：提供GPS的时间和频率信息；
所述主控授时装置：主要进行信道切换；通过自属接收信道获取时间和频率信息；通过自属授时接收信道获取时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对，以保证信道成功切换及时间和频率的准确性；将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
所述其他设备和系统平台：接收主控授时装置时间和频率信息。
利用北斗短报文发送机制实现该主控授时系统和所述主控授时装置的通信、发送的报文信息包含：切换指令、系统标识、有效卫星颗数、时间和频率等信息；主控授时装置接收到切换指令后，按照所述北斗短报文主控授时主系统的指令将主控授时装置的授时接收信道切换成BDS信道或GPS信道；主控授时装置通过自属授时接收信道获取BDS或GPS信息包括：有效卫星颗数、时间、频率、经纬度和海拔高度信息；主控授时装置信道切换成功后，通过自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息，与所述北斗短报文主控授时主系统提供的时间和频率进行比对，以保证信道成功切换及时间和频率的准确性；主控授时装置通过自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与所述北斗短报文主控授时主系统提供的时间和频率比对通过后，需要通过射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台。
如图3所示，基于北斗短报文主控授时方法，包含如下步骤：
（1）启动：启动北斗短报文卫星授时信道切换程序；
（2）校验：校验BDS或GPS当前状态、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度等信息：
若是校验正常，转到步骤（3）和步骤（4）；
若是校验非正常，转到步骤（13）；
（3）保存数据：保存BDS或GPS当前状态、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息；
（4）发送指令：发送切换指令及主控授时系统的系统标识、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息；
（5）接收指令：接收切换指令及主控授时系统的系统标识、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息；
（6）校验：主控授时装置若是自由控制模式，则自动流转到步骤（7）；若是特定模式，则对主控授时系统的系统标识和主控授时装置中存储的主控系统标识进行校验：
若是校验正常，转到步骤（7）；
若是校验非正常，转到步骤（13）；
（7）切换信道：主控授时装置自动切换自属的BDS或GPS接收信道；
（8）获取信号：主控授时装置通过自属的BDS或GPS接收信道获取BDS或GPS微波信号；
（9）解析数据：主控授时装置对获取BDS或GPS微波信号进行解析；
（10）对比数据：对自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对；
（11）判断：对步骤（10）的比对结果进行判断：
若是判断通过，转到步骤（12）；
若是判断不通过，转到步骤（13）；
（12）同步数据：将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
（13）结束：切换信道程序完成，返回结果。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于北斗短报文主控授时装置，其特征在于，该主控授时装置包括有BDS收发模块、BDS信号采集模块和GPS信号采集模块；所述BDS收发模块、BDS信号采集模块和GPS信号采集模块分别通过放大、滤波和衰减模块与CPU计算控制模块进行通讯连接，所述CPU计算控制模块连接有提供电源的电源管理模块，所述电源管理模块转换外接电源给主控授时装置中的各个部件进行供电；所述CPU计算控制模块与BDS/GPS时钟解析模块双向进行信号传输连接；所述CPU计算控制模块分别连接有射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块；
其中，所述BDS收发模块：接收北斗短报文主控授时主系统短报文指令和信息；
所述BDS信号采集模块：采集接收BDS的时间和频率信号；
所述GPS信号采集模块：采集接收GPS的时间和频率信号；
所述放大、滤波和衰减模块：根据CPU计算控制模块强弱监测的结果，对接收到BDS或GPS的时间和频率信号进行放大、滤波和衰减处理；
所述CPU计算控制模块：对接收到的BDS或GPS时间和频率的信号强弱监测；对所述放大、滤波和衰减模块、BDS/GPS时钟解析模块、射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块进行控制；对自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对；
所述BDS/GPS时钟解析模块：解析自属授时接收信道获取BDS或GPS有效卫星颗数、时间、频率、经纬度和海拔高度信息，并将信息传输给所述CPU计算控制模块；
所述射频信号输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过射频信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
所述数字信号输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过数字信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
所述其他格式输出模块：接收所述CPU计算控制模块的指令，通过其他格式信号将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台。
2.根据权利要求1所述的基于北斗短报文主控授时装置，其特征在于，该主控授时装置有特定和自由两种控制模式，其中特定控制模式指主控授时装置只接受特定授时系统的授时切换指令；自由控制模式指主控授时装置可接受任意授时系统的授时切换指令。
3.一种基于北斗短报文主控授时系统，其特征在于，包括有如权利要求1或2所述的主控授时装置；还包括有北斗短报文主控授时主系统、BDS卫星、GPS卫星、主控授时装置、其他设备和系统平台；利用北斗短报文发送机制实现所述北斗短报文主控授时主系统和所述主控授时装置的通信、发送的报文信息；
其中，所述北斗短报文主控授时主系统：主要进行BDS或GPS校验和发起切换指令；
所述BDS卫星：主要为传输北斗短报文的传输通道，且提供BDS的时间和频率信息；
所述GPS卫星：提供GPS的时间和频率信息；
所述主控授时装置：主要进行信道切换；通过自属接收信道获取时间和频率信息；通过自属授时接收信道获取时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对，以保证信道成功切换及时间和频率的准确性；将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
所述其他设备和系统平台：接收主控授时装置时间和频率信息。
4.根据权利要求3所述的基于北斗短报文主控授时系统，其特征在于，利用北斗短报文发送机制实现该主控授时系统和所述主控授时装置的通信、发送的报文信息包含：切换指令、系统标识、有效卫星颗数、时间和频率信息。
5.根据权利要求4所述的基于北斗短报文主控授时系统，其特征在于，所述主控授时装置接收到切换指令后，按照所述北斗短报文主控授时主系统的指令将主控授时装置的授时接收信道切换成BDS信道或GPS信道。
6.根据权利要求5所述的基于北斗短报文主控授时系统，其特征在于，所述主控授时装置通过自属授时接收信道获取BDS或GPS信息包括：有效卫星颗数、时间、频率、经纬度和海拔高度信息。
7.根据权利要求6所述的基于北斗短报文主控授时系统，其特征在于，所述主控授时装置信道切换成功后，通过自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息，与所述北斗短报文主控授时主系统提供的时间和频率进行比对，以保证信道成功切换及时间和频率的准确性。
8.根据权利要求7所述的基于北斗短报文主控授时系统，其特征在于，所述主控授时装置通过自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与所述北斗短报文主控授时主系统提供的时间和频率比对通过后，需要通过射频信号输出模块、数字信号输出模块和其他格式输出模块将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台。
9.一种基于北斗短报文主控授时方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1）启动：启动北斗短报文卫星授时信道切换程序；
（2）校验：校验BDS或GPS当前状态、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息：
若是校验正常，转到步骤（3）和步骤（4）；
若是校验非正常，转到步骤（13）；
（3）保存数据：保存BDS或GPS当前状态、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息；
（4）发送指令：发送切换指令及主控授时系统的系统标识、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息；
（5）接收指令：接收切换指令及主控授时系统的系统标识、有效卫星颗数、获取时间、频率、经纬度和海拔高度信息；
（6）校验：主控授时装置若是自由控制模式，则自动流转到步骤（7）；若是特定模式，则对主控授时系统的系统标识和主控授时装置中存储的主控系统标识进行校验：
若是校验正常，转到步骤（7）；
若是校验非正常，转到步骤（13）；
（7）切换信道：主控授时装置自动切换自属的BDS或GPS接收信道；
（8）获取信号：主控授时装置通过自属的BDS或GPS接收信道获取BDS或GPS微波信号；
（9）解析数据：主控授时装置对获取BDS或GPS微波信号进行解析；
（10）对比数据：对自属授时接收信道获取BDS或GPS时间和频率信息与主控授时系统提供的时间和频率进行比对；
（11）判断：对步骤（10）的比对结果进行判断：
若是判断通过，转到步骤（12）；
若是判断不通过，转到步骤（13）；
（12）同步数据：将时间和频率信息同步给其他设备和系统平台；
（13）结束：切换信道程序完成，返回结果。
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