本實用新型涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置。

背景技術(shù)：

時間頻率作為一個重要的基礎(chǔ)物理量，在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中起到越來越重要的作用，如：工業(yè)4.0，大數(shù)據(jù)通信等。目前，時間頻率的遠(yuǎn)程傳遞手段主要有光纖傳輸、衛(wèi)星雙向傳輸?shù)?，這些遠(yuǎn)程傳輸方法，硬件構(gòu)成復(fù)雜，成本高昂。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提出一種基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置，其以“北斗/GPS衛(wèi)星共視法”為基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)時間頻率的遠(yuǎn)程傳遞、遠(yuǎn)程比對以及時間的同步。

本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置，其結(jié)構(gòu)包括：

頻率及脈沖信號分配放大單元、北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和時間間隔測量單元組成的信號產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集模塊；

北斗/GPS抗多徑接收天線，用于接收北斗/GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，進(jìn)行濾波、放大后通過射頻線纜傳輸給所述北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元；

電源轉(zhuǎn)換及控制單元、工控機(jī)單元和數(shù)據(jù)采集及處理單元、顯示及控制單元及FTP服務(wù)器；

所述頻率及脈沖信號分配放大單元用于接受外部輸入的時間信號以及頻率信號，進(jìn)行放大分路后輸出給北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元、時間間隔測量單元；

所述北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元通過射頻電纜連接北斗/GPS抗多徑接收天線，用于接收北斗/GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號；并將自身產(chǎn)生的時間信號傳輸給時間間隔測量單元；并通過RS232串口將自身產(chǎn)生的觀測數(shù)據(jù)傳輸至工控機(jī)單元；

所述時間間隔測量單元通過射頻線纜連接北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元，獲取其產(chǎn)生的時間信號；

所述電源轉(zhuǎn)換及控制單元為所有硬件單元提供電源；

所述工控機(jī)單元為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的平臺；

所述數(shù)據(jù)采集及處理單元接收北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和時間間隔測量單元的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成標(biāo)準(zhǔn)的時間頻率傳遞格式CGGTTS和Rinex的數(shù)據(jù)，并上傳至FTP服務(wù)器；

所述顯示及控制單元用于顯示數(shù)據(jù)及設(shè)備控制。

上述技術(shù)方案中，所述頻率及脈沖信號分配放大單元、北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和時間間隔測量單元組成的信號產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集模塊集中設(shè)置于一保溫殼體內(nèi)，所述保溫殼體設(shè)有保溫層及恒溫控制單元。

為了避免頻率及脈沖信號分配放大單元、北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元以及時間間隔測量單元這幾部分信號產(chǎn)生及采集單元受溫度的影響，帶來的時間延遲的變化，使其全部放置于保溫殼體內(nèi)，殼體內(nèi)采用恒溫控制單元進(jìn)行溫度的控制，使其在0.5度范圍內(nèi)變化。

上述技術(shù)方案中，所述信號產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集模塊、電源轉(zhuǎn)換及控制單元、工控機(jī)單元、數(shù)據(jù)采集及處理單元和顯示及控制單元外設(shè)置一外殼。

所述外殼優(yōu)選設(shè)計為19英寸、2U高度的機(jī)箱。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置具備以下優(yōu)點：

可接收北斗和GPS等多個導(dǎo)航衛(wèi)星信號，并可產(chǎn)生時間頻率傳遞的標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)；采用導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的雙備份，提高了整個裝置的可靠性、安全性；該裝置的推廣使用，可有效解決目前時間頻率遠(yuǎn)程傳遞的問題，為時間頻率在工業(yè)、通信以及國防中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

內(nèi)置時間間隔測量單元，用于自動測量內(nèi)置的北斗/GPS導(dǎo)航接收機(jī)其時間信號經(jīng)過內(nèi)部電路及算法造成的參考延遲，簡化了操作人員人工測量參考延遲的工作，操作簡單、維護(hù)方便，可推廣使用。

內(nèi)置恒溫控制單元，使所有信號生成、數(shù)據(jù)采集單元等都在恒溫殼體內(nèi)，避免了環(huán)境影響導(dǎo)致的延遲變化，降低了接收機(jī)觀測數(shù)據(jù)的噪聲，提高了時間頻率傳遞數(shù)據(jù)的精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置的工作原理圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本實用新型的基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置，包括以下結(jié)構(gòu)：

頻率及脈沖信號分配放大單元、北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和時間間隔測量單元組成的信號產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集模塊；

北斗/GPS抗多徑接收天線，用于接收北斗/GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，進(jìn)行濾波、放大后通過射頻線纜傳輸給所述北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元，具有對多路徑信號的抑制部件——扼流圈；

電源轉(zhuǎn)換及控制單元、工控機(jī)單元和數(shù)據(jù)采集及處理單元、顯示及控制單元及FTP服務(wù)器。

所述頻率及脈沖信號分配放大單元用于接收外部輸入的原子鐘或者標(biāo)準(zhǔn)原子時的時間信號(1PPS，秒脈沖)和頻率信號，并對這些信號進(jìn)行放大分路，一般分為3-4路，輸出給北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元、時間間隔測量單元為其提供頻率基準(zhǔn)和時間同步基準(zhǔn)。

所述北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元通過射頻電纜連接北斗/GPS抗多徑接收天線，用于接收北斗/GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號；并將自身產(chǎn)生的時間信號傳輸給時間間隔測量單元；并通過RS232串口將自身產(chǎn)生的觀測數(shù)據(jù)傳輸至工控機(jī)單元。

所述北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元接收北斗/GPS衛(wèi)星導(dǎo)航信號后經(jīng)核心模塊的處理，獲得時間、位置、偽距、載波相位、多普勒等數(shù)據(jù)，傳輸給工控機(jī)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所有觀測數(shù)據(jù)與輸入的時間信號和頻率信號同步。

所述時間間隔測量單元：通過射頻線纜連接頻率及脈沖信號分配放大單元，獲取頻率信號和時間信號；通過射頻線纜連接北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元，獲取其產(chǎn)生的時間信號。其測量外部輸入的兩路時間信號(1PPS，秒脈沖)(北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和外部原子鐘)之間的時間差，并傳輸給工控機(jī)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

所述電源轉(zhuǎn)換及控制單元為所有硬件單元提供電源，具有多路12V、24V直流電源輸出，具有過流、反向保護(hù)。

所述工控機(jī)單元為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的平臺，安裝windows XP操作系統(tǒng)；通過RS232串口，連接北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和時間間隔測量單元，接收其傳輸?shù)谋倍?GPS觀測數(shù)據(jù)和時間差數(shù)據(jù)，再通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制。

所述數(shù)據(jù)采集及處理單元接收北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和時間間隔測量單元的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成標(biāo)準(zhǔn)的時間頻率傳遞格式CGGTTS和Rinex的數(shù)據(jù)，并上傳至FTP服務(wù)器；其數(shù)據(jù)處理流程為：通過串口數(shù)據(jù)采集模塊獲 取北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和時間間隔測量單元的導(dǎo)航電文、觀測數(shù)據(jù)及時差數(shù)據(jù)；通過初始化參數(shù)模塊獲取顯示與控制軟件單元的參數(shù)及控制信號；傳輸給衛(wèi)星位置解析及觀測量計算，對各種誤差，如：衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差、電離層延遲、對流層延遲、群組延遲等進(jìn)行計算；再通過補償各類延遲模塊，補償外部參考輸入的延遲、接收機(jī)信號延遲、天線線纜延遲，補償之后經(jīng)過擬合濾波計算獲得Rinex格式和CGGTTS格式的數(shù)據(jù)，寫入文件，最后通過FTP上傳模塊，上傳至指定的服務(wù)器。

所述顯示及控制單元用于顯示數(shù)據(jù)及設(shè)備控制，采用B/S(瀏覽器/服務(wù)端)的架構(gòu)設(shè)計，使用瀏覽器在本機(jī)、局域網(wǎng)或者Internet網(wǎng)均可實現(xiàn)對時間頻率傳遞裝置采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并對設(shè)備進(jìn)行控制。其數(shù)據(jù)處理流程為：該單元為開放給用戶的操作界面等，當(dāng)設(shè)備起動后，用戶進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，對數(shù)據(jù)采集及處理軟件單元進(jìn)行初始化參數(shù)的設(shè)置；用戶可通過開始測量或停止測量對設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的控制；也可圖形化顯示設(shè)備的測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)視；并實施向設(shè)備發(fā)送系統(tǒng)控制指令對設(shè)備進(jìn)行操作。

上述技術(shù)方案中，所述頻率及脈沖信號分配放大單元、北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元和時間間隔測量單元組成的信號產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集模塊集中設(shè)置于一保溫殼體內(nèi)，所述保溫殼體設(shè)有保溫層及恒溫控制單元。

為了避免頻率及脈沖信號分配放大單元、北斗/GPS導(dǎo)航信號接收單元以及時間間隔測量單元這幾部分信號產(chǎn)生及采集單元受溫度的影響，帶來的時間延遲的變化，使其全部放置于保溫殼體內(nèi)，殼體內(nèi)采用恒溫控制單元進(jìn)行溫度的控制，使其在0.5度范圍內(nèi)變化。

上述技術(shù)方案中，所述信號產(chǎn)生及數(shù)據(jù)采集模塊、電源轉(zhuǎn)換及控制單元、工控機(jī)單元、數(shù)據(jù)采集及處理單元和顯示及控制單元外設(shè)置一外殼。

所述外殼優(yōu)選設(shè)計為19英寸、2U高度的機(jī)箱。

本實用新型的基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置工作原理如下：

兩臺時間頻率傳遞裝置通過同步采集輸入的時間信號(1PPS，秒脈沖)和頻率信號，獲得與所觀測導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(北斗和GPS)的某顆衛(wèi)星i時間差，該時差經(jīng)過電離層、對流層、衛(wèi)星鐘差、相對論效應(yīng)、線纜和接收機(jī)延遲等多種 誤差修正，產(chǎn)生時間頻率傳遞數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)格式CGGTTS文件，通過Internet網(wǎng)絡(luò)上傳至FTP服務(wù)器，再通過對兩臺設(shè)備同步觀測數(shù)據(jù)的處理、對比，可獲得兩臺原子鐘之間的時間差、頻率相對偏差等，即實現(xiàn)了時間頻率的遠(yuǎn)程傳遞。

ΔtiA＝Ti-TA (公式1)

(ΔtiA為原子鐘A與衛(wèi)星i之間的鐘差，可由觀測量、導(dǎo)航電文計算獲得；Ti，TA分別為衛(wèi)星i的觀測時刻和原子鐘A的觀測時刻)

ΔtiB＝Ti-TB (公式2)

(ΔtiB為原子鐘B與衛(wèi)星i之間的鐘差，可由觀測量、導(dǎo)航電文計算獲得；Ti，TB分別為衛(wèi)星i的觀測時刻和原子鐘B的觀測時刻)

ΔtBA＝ΔtiA-ΔtiB＝(Ti-TA)-(Ti-TB)＝TB-TA (公式3)

(ΔtBA為原子鐘B與原子鐘A的共視鐘差，可由共視法計算獲得)

該時間頻率傳遞裝置工作原理如圖2所示，可通過比對兩臺時間頻率傳遞裝置在同一個時刻觀測的衛(wèi)星i的數(shù)據(jù)，獲得兩個原子鐘的時間差，從而計算出相當(dāng)頻率偏差等，實現(xiàn)遠(yuǎn)程時間頻率的傳遞。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的基于北斗/GPS共視的時間傳遞裝置具備以下優(yōu)點：

可接收北斗和GPS等多個導(dǎo)航衛(wèi)星信號，并可產(chǎn)生時間頻率傳遞的標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)；采用導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的雙備份，提高了整個裝置的可靠性、安全性；該裝置的推廣使用，可有效解決目前時間頻率遠(yuǎn)程傳遞的問題，為時間頻率在工業(yè)、通信以及國防中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

內(nèi)置時間間隔測量單元，用于自動測量內(nèi)置的北斗/GPS導(dǎo)航接收機(jī)其時間信號經(jīng)過內(nèi)部電路及算法造成的參考延遲，簡化了操作人員人工測量參考延遲的工作，操作簡單、維護(hù)方便，可推廣使用。

內(nèi)置恒溫控制單元，使所有信號生成、數(shù)據(jù)采集單元等都在恒溫殼體內(nèi)，避免了環(huán)境影響導(dǎo)致的延遲變化，降低了接收機(jī)觀測數(shù)據(jù)的噪聲，提高了時間頻率傳遞數(shù)據(jù)的精度。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。