北鬥一號衛星多晶振授時系統及其方法
2023-05-28 23:32:36
專利名稱：北鬥一號衛星多晶振授時系統及其方法
技術領域：
本發明涉及一種北鬥一號衛星多晶振授時系統及其方法。
背景技術：
北鬥衛星導航系統是我國正在實施的自主發展、獨立運行的全球衛星導航系統， 目前北鬥導航試驗系統已經在測繪、電信、水利、交通運輸、森林防火和公共安全等很多領域有了廣泛的應用。2010年6月，第四顆北鬥導航衛星「長徵三號丙」成功送入太空預定軌道，這標誌著我國北鬥衛星導航系統工程建設又邁出了重要一步，衛星組網正按計劃穩步推進。
傳統的北鬥一號衛星授時方法都採用一個晶體振蕩器和計時器來驅動系統的時鐘，由晶體振蕩器產生的時鐘信號經過計時器的微調以後便輸出作為最終時鐘信號。我們知道，晶體振蕩器一般存在0. 5ppm左右的製造頻偏,通常情況下系統時鐘每秒會廣生500 納秒的誤差，遠遠超越了授時系統要求的100納秒的限制，也就是說，使用傳統的單晶振授時方法，授時接收機在衛星信號中斷的情況下最多能保持I分鐘。發明內容
本發明的目的在於解決現有北鬥一號衛星晶振授時系統及其方法的不足，提供一種新型的北鬥一號衛星多晶振授時系統及其方法，克服傳統授時系統及其方法採用單晶振授時，授時準確度差、可靠性不夠高和系統誤差大等缺點。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的北鬥一號衛星多晶振授時系統，它包括至少兩個晶體振蕩器、至少兩個計時器和一個加權平均值計算單元，每個晶體振蕩器的頻率輸出與計時器連接，每個計時器的輸出與加權平均值計算單元的一個輸入連接，加權平均值計算單元對其接收的輸入計時值進行加權平均，達到最終的系統時鐘。
北鬥一號衛星多晶振授時方法，利用晶體振蕩器誤差概率分布的特點，使用多個晶體振蕩器以減少系統時鐘誤差，它包括以下步驟(1)每路晶體振蕩器獨立產生基準時鐘，該基準時鐘送計時器計時；(2)將各路計時器的計時值輸出送至加權平均值計算單元，由加權平均值計算單元計算加權平均值，得到系統時鐘，由於每個晶體振蕩器的隨機頻率偏移的方向不一致，部分誤差就會被抵消，抵消後的結果更接近真實的時間。
本發明還包括一個計時器微調步驟，計時器微調模塊對時間步進進行微調，該步驟對晶體振蕩器的固有頻偏進行修正。
晶體振蕩器的實際頻率與標稱頻率之間有個誤差，包含兩個來源(I)其中大部分來自於製造誤差，是固定誤差值，通過對單個晶振的中心頻率進行測量，可得到這個值。每路計時器根據這個值進行時間步進長度的修正，以達到更精確的計時。
(2)其它部分來自於環境影響以及晶振自身的特性，是隨機誤差值，所佔比例較小。對多路計時器的輸出進行加權平均，可抵消一部分隨機誤差值。
本發明的有益效果是採用多晶振產生多個基準時鐘信號後，分別通過計時器計時並微調，再由加權平均值計算單元進行加權平均計算，由於同一時刻，每個晶體振蕩器的隨機頻率偏移的方向不一致，部分誤差就會被抵消，根據概率分布，使用的晶體振蕩器數量越多，頻率向兩個方向偏移的總量就越接近，抵消後所得的加權平均結果越接近真實時間， 授時的準確性好、系統誤差小。
圖I為本發明授時系統結構示意框圖；圖2為本發明授時方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖進一步描述本發明的技術方案如圖I所示，北鬥一號衛星多晶振授時系統，它包括四個晶體振蕩器、四個計時器和一個加權平均值計算單元，每個晶體振蕩器的頻率輸出與計時器連接，每個計時器的輸出與加權平均值計算單元的一個輸入連接， 加權平均值計算單元對其接收的輸入計時值進行加權平均，達到最終的系統時鐘。
如圖2所示，北鬥一號衛星多晶振授時方法，利用晶體振蕩器誤差概率分布的特點，使用多個晶體振蕩器以減少系統時鐘誤差，它包括以下步驟(1)每路晶體振蕩器獨立產生基準時鐘，該基準時鐘送計時器計時；(2)將各路計時器的計時值輸出送至加權平均值計算單元，由加權平均值計算單元計算加權平均值，得到系統時鐘，由於每個晶體振蕩器的隨機頻率偏移的方向不一致，部分誤差就會被抵消，抵消後的結果更接近真實的時間。
它還包括一個計時器微調步驟，計時器微調模塊對時間步進進行微調，該步驟對晶體振蕩器的固有頻偏進行修正。
權利要求
1.北鬥一號衛星多晶振授時系統，其特徵在於它包括至少兩個晶體振蕩器、至少兩個計時器和一個加權平均值計算單元，每個晶體振蕩器的頻率輸出與計時器連接，每個計時器的輸出與加權平均值計算單元的一個輸入連接，加權平均值計算單元對其接收的輸入計時值進行加權平均，達到最終的系統時鐘。
2.北鬥一號衛星多晶振授時方法，利用晶體振蕩器誤差概率分布的特點，使用多個晶體振蕩器以減少系統時鐘誤差，其特徵在於它包括以下步驟(1)每路晶體振蕩器獨立產生基準時鐘，該基準時鐘送計時器計時；(2)將各路計時器的計時值輸出送至加權平均值計算單元，由加權平均值計算單元計算加權平均值，得到系統時鐘，由於每個晶體振蕩器的隨機頻率偏移的方向不一致，部分誤差就會被抵消，抵消後的結果更接近真實的時間。
3.根據權利要求2所述的北鬥一號衛星多晶振授時方法，其特徵在於它還包括一個計時器微調步驟，該步驟對晶體振蕩器的固有頻偏進行修正。
全文摘要
本發明公開了一種北鬥一號衛星多晶振授時系統，它包括至少兩個晶體振蕩器、至少兩個計時器和一個加權平均值計算單元，每個晶體振蕩器的頻率輸出與計時器連接，每個計時器的輸出與加權平均值計算單元的一個輸入連接，加權平均值計算單元對其接收的輸入計時值進行加權平均，達到最終的系統時鐘；其方法包括以下步驟晶體振蕩器獨立產生基準時鐘；基準時鐘送計時器計時，計算各路計時器的計時輸出的加權平均值、得到系統時鐘。本發明採用多晶振產生多個時鐘信號後，分別通過計時器微調模塊進行微調，再由加權平均值計算單元進行加權平均計算，具有授時準確性好、系統誤差小等特點。
文檔編號G04G7/02GK102540211SQ20111043531
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者劉宇波, 馬麟 申請人:成都金本華科技有限公司