專利名稱：一種無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)系統(tǒng)及授時(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)系統(tǒng)，尤其涉及一種無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)系統(tǒng)及
授時(shí)方法。
背景技術(shù)：
高精度時(shí)間基準(zhǔn)已經(jīng)成為軍/民用通信、武器平臺(tái)等領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)保障平臺(tái)之
一，典型應(yīng)用在諸如在移動(dòng)通信網(wǎng)、數(shù)字同步網(wǎng)、航空航天、導(dǎo)彈航天試驗(yàn)時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)、常規(guī)兵
器試驗(yàn)時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)、分布式多目標(biāo)聯(lián)合測(cè)控(雷達(dá)等)時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域。衛(wèi)星導(dǎo)航定位
系統(tǒng)可提供高精度、全天時(shí)、全天候的導(dǎo)航、定位和授時(shí)服務(wù)，是一種可供海陸空天領(lǐng)域軍
民用戶共享的信息資源，而且衛(wèi)星授時(shí)具有高精度、低成本、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)。 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為美國(guó)為軍方設(shè)計(jì)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，雖然在民用方面已經(jīng)開(kāi)
拓了巨大的市場(chǎng)，但美國(guó)一直沒(méi)有承諾對(duì)民用市場(chǎng)保證使用，這樣就存在著在某些特殊情
況下GPS不能保證使用的可能，這將會(huì)極大危害應(yīng)用GPS定時(shí)接收設(shè)備的系統(tǒng)的安全。俄
羅斯的格洛納斯(GL0NASS)系統(tǒng)也存在同樣的問(wèn)題。 為滿足時(shí)間頻率同步所要求的精度高、覆蓋范圍廣等要求，目前普遍采用GPS授 時(shí)。GPS授時(shí)產(chǎn)品應(yīng)用會(huì)使我國(guó)國(guó)防建設(shè)面臨巨大的潛在安全隱患，急需我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的北斗時(shí)頻產(chǎn)品來(lái)逐步替代GPS產(chǎn)品，以滿足我國(guó)國(guó)防建設(shè)的需要。 目前，我國(guó)自行研制的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)一雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(北斗一號(hào))已正 常運(yùn)行，它是我國(guó)的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)具有全天候、高精度、快速實(shí) 時(shí)特點(diǎn)的區(qū)域性導(dǎo)航定位系統(tǒng)，兼有簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信和授時(shí)功能。如果采用高性能GPS/ GLONASS/北斗三系統(tǒng)時(shí)間頻率同步設(shè)備，就可以保證某一個(gè)或兩個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)失效的情 況下，可以采用其他可用衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供的定時(shí)信息，以維持系統(tǒng)的正常工作，大大增加 了系統(tǒng)的安全性。 短波授時(shí)臺(tái)(BPM)每天24小時(shí)連續(xù)不斷地以四種頻率(2. 5M， 5M， IOM， 15M，同時(shí)保 證3種頻率)交替發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)，覆蓋半徑超過(guò)3000公里，授時(shí)精度為毫 秒(千分之一秒)量級(jí)；長(zhǎng)波授時(shí)臺(tái)(BPL)每天定時(shí)發(fā)播載頻為lOOKHz的高精度長(zhǎng)波時(shí)頻 信號(hào)，地波作用距離1000-2000公里，天地波結(jié)合，覆蓋全國(guó)陸地和近海海域，授時(shí)精度為 微秒(百萬(wàn)分之一秒)量級(jí)。
以GLONASS授時(shí)原理為例 GLONASS是由前蘇聯(lián)開(kāi)始研制現(xiàn)由俄羅斯管理的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)由24顆 衛(wèi)星組成，分布在軌道高度為19100KM的三個(gè)軌道面上，運(yùn)行周期為11小時(shí)15分。
GLONASS授時(shí)原理如圖1所示 用戶捕獲可見(jiàn)范圍的GLONASS衛(wèi)星的信號(hào)，采用確定的偽隨機(jī)測(cè)距碼，獲得起始 幀的相關(guān)峰值。利用相關(guān)峰值產(chǎn)生秒脈沖(Pulses Per Second, l卯s)作為關(guān)門脈沖，測(cè)出 用戶機(jī)的整秒與相關(guān)峰的時(shí)間間隔A L，再減去信號(hào)傳播時(shí)延tK。2和用戶設(shè)備時(shí)延tKU，得到 鐘差(秒脈沖時(shí)差，也即衛(wèi)星時(shí)間和接收機(jī)時(shí)間之差)e ，對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行修正。
在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在如下問(wèn)題 (1)從用戶本地lpps開(kāi)始到相關(guān)峰產(chǎn)生的AL測(cè)量精度受時(shí)鐘分辨率的限制而精
確度較低； (2)對(duì)于捕獲的可見(jiàn)范圍的GLONASS衛(wèi)星的信號(hào)需要實(shí)時(shí)處理，無(wú)法先行存儲(chǔ)后 續(xù)再在其他時(shí)刻進(jìn)行處理； (3)對(duì)于時(shí)鐘誤差的測(cè)量，需要鎖定一個(gè)特定的通道，無(wú)法綜合多個(gè)通道進(jìn)行時(shí)鐘 誤差的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于需要提供一種無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)系統(tǒng)及授時(shí) 方法，以提高秒脈沖時(shí)差的測(cè)量精度。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明首先提供了一種無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)系統(tǒng)，包 括 秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路，用于根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)中的至少其中之一 產(chǎn)生秒脈沖； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，與所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路相連，用于存儲(chǔ)根據(jù)采樣時(shí)鐘進(jìn)行采樣 獲得采樣數(shù)據(jù)； 基帶處理模塊，與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連，用于對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶信號(hào)處理， 得到原始觀測(cè)量； 時(shí)間解算模塊，與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及基帶處理模塊相連，用于根據(jù)所述原始觀測(cè) 量的鎖存時(shí)刻，獲得秒脈沖時(shí)差； 延遲鎖定環(huán)，與所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路及時(shí)間解算模塊相連，用于對(duì)所述秒脈 沖時(shí)差進(jìn)行濾波后反饋給所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路； 其中，所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路根據(jù)所述反饋修正后續(xù)秒脈沖的產(chǎn)生時(shí)刻。
優(yōu)選地，所述參考時(shí)鐘信號(hào)用于控制所述秒脈沖產(chǎn)生的間隔；所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào) 用于調(diào)整所述秒脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻。 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)為異步時(shí)鐘信號(hào)或者同步時(shí)鐘信號(hào)。
優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要采用循環(huán)緩沖器構(gòu)成，包含有一個(gè)寫指針和一個(gè)讀 指針，其中所述寫指針記錄當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)的位置，所述讀指針記錄當(dāng)前讀出數(shù)據(jù)的位置。
優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路產(chǎn)生的所述秒脈沖到達(dá)的時(shí) 刻，鎖存當(dāng)前的寫指針位置。 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的頻率高于所述采樣時(shí)鐘的頻率 時(shí)，對(duì)所述秒脈沖到達(dá)時(shí)刻的寫指針位置進(jìn)行插值。 優(yōu)選地，所述延遲鎖定環(huán)進(jìn)一步用于控制所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路生成所述秒脈 沖的分頻比。 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)方法，包括 根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)中的至少其中之一產(chǎn)生秒脈沖； 存儲(chǔ)根據(jù)采樣時(shí)鐘進(jìn)行采樣獲得采樣數(shù)據(jù)； 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶信號(hào)處理，得到原始觀測(cè)量；
根據(jù)所述原始觀測(cè)量的鎖存時(shí)刻，獲得秒脈沖時(shí)差； 對(duì)所述秒脈沖時(shí)差進(jìn)行濾波，以修正后續(xù)秒脈沖的產(chǎn)生時(shí)刻。 優(yōu)選地，所述參考時(shí)鐘信號(hào)用于控制所述秒脈沖產(chǎn)生的間隔；所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào) 用于調(diào)整所述秒脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻。 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)為異步時(shí)鐘信號(hào)或者同步時(shí)鐘信號(hào)。
優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括 所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的頻率高于所述采樣時(shí)鐘的頻率時(shí)，對(duì)記錄所述秒脈沖到達(dá)時(shí)
刻的寫指針位置進(jìn)行插值。
優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括 控制產(chǎn)生所述秒脈沖的分頻比。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明技術(shù)方案是根據(jù)時(shí)間解算的結(jié)果進(jìn)行秒脈沖時(shí)差的計(jì) 算，綜合了所有通道的觀測(cè)量，相對(duì)于單個(gè)通道處理結(jié)果，具有更高的精確度，而且計(jì)算過(guò) 程不受特定通道信號(hào)跟蹤性能和質(zhì)量等的影響。在有多個(gè)授時(shí)信號(hào)源的情況下，可以實(shí)現(xiàn) 對(duì)各個(gè)信號(hào)源計(jì)算出的秒脈沖時(shí)差進(jìn)行融合，減小了測(cè)量誤差，提高了授時(shí)精度，也可以進(jìn) 行自主完好性檢測(cè)，提高授時(shí)系統(tǒng)的安全性和可靠性。本發(fā)明技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)秒脈沖時(shí)差 進(jìn)行濾波以及反饋，平滑了測(cè)量誤差，減小時(shí)差調(diào)整的抖動(dòng)。有多個(gè)授時(shí)信號(hào)源的情況下， 在其中一路用于授時(shí)的信號(hào)(即某一個(gè)授時(shí)信號(hào)源的信號(hào))消失后，還可以平穩(wěn)切換為應(yīng) 用其他授時(shí)信號(hào)。 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變 得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書、權(quán)利 要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)
施例一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中GL0NASS系統(tǒng)授時(shí)原理圖； 圖2是本發(fā)明無(wú)線接收設(shè)備授時(shí)系統(tǒng)實(shí)施例的組成示意圖； 圖3是本發(fā)明無(wú)線接收設(shè)備授時(shí)方法實(shí)施例的流程示意圖； 圖4是本發(fā)明授時(shí)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用
技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。 需要說(shuō)明的是，如果不沖突，本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)
合，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)
可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況
下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。 本發(fā)明技術(shù)方案的核心思想是，將秒脈沖(lpps)產(chǎn)生邏輯發(fā)出的脈沖與輸入后 存儲(chǔ)在FIFO中的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，鎖存在lpps脈沖產(chǎn)生時(shí)刻tw對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)存儲(chǔ)位
6置Pw，其中的采樣數(shù)據(jù)根據(jù)采樣時(shí)鐘進(jìn)行采樣而獲得。采樣數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)基帶處理以后，同 時(shí)也記錄觀測(cè)量的鎖存時(shí)刻tK對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)在采樣數(shù)據(jù)FIFO中的位置pK。在時(shí)間解算過(guò)程 中對(duì)觀測(cè)量進(jìn)行計(jì)算，可以得到觀測(cè)量鎖存時(shí)刻tK的精確值。由于中頻數(shù)據(jù)進(jìn)入FIFO的 速率就是采樣率，所以根據(jù)PW和PK的差值，就可以計(jì)算出兩個(gè)鎖存時(shí)刻的時(shí)間差tw_tK = (pw-pK) Xfs，其中t為采樣率。由于^可以由時(shí)間解算過(guò)程獲得，所以就可以精確地計(jì)算出 lpps脈沖產(chǎn)生時(shí)刻tw。秒脈沖時(shí)差為e =^-(、+^)，其中^為期望秒脈沖時(shí)刻，t肌是 設(shè)備延時(shí)，都是已知量，據(jù)此可以獲得秒脈沖的時(shí)差e。將時(shí)差e進(jìn)行濾波，輸入到lpps 產(chǎn)生邏輯，就可以修正秒脈沖產(chǎn)生的時(shí)間使其與期望時(shí)刻^一致。 在本發(fā)明技術(shù)方案中，由于秒脈沖時(shí)差的計(jì)算是根據(jù)時(shí)間解算的結(jié)果得到，在計(jì) 算過(guò)程中綜合了所有通道的觀測(cè)量，所以計(jì)算結(jié)果相對(duì)于單個(gè)通道的結(jié)果有更高的精確 度，而且計(jì)算不受特定通道信號(hào)跟蹤性能和質(zhì)量的影響。 圖2是本發(fā)明無(wú)線接收設(shè)備授時(shí)系統(tǒng)實(shí)施例的組成示意圖。如圖2所示，該系統(tǒng) 實(shí)施例主要包括秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220、基帶處理模塊230、時(shí)間解算模 塊240以及延遲鎖定環(huán)250，其中 秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210，用于根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。，或參考時(shí)鐘信號(hào)t，或系統(tǒng) 時(shí)鐘信號(hào)f。及參考時(shí)鐘信號(hào)fr這二者的組合(也即根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。及參考時(shí)鐘信號(hào) 4中的至少其一)產(chǎn)生秒脈沖(lpps); 其中，該系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。和參考時(shí)鐘信號(hào)fr在本實(shí)施例中是異步時(shí)鐘信號(hào)，在其 它實(shí)施例中也可以是同步時(shí)鐘信號(hào)；參考時(shí)鐘可以和系統(tǒng)時(shí)鐘是異步時(shí)鐘，也可以是同步 時(shí)鐘信號(hào)，比如直接用參考時(shí)鐘或參考時(shí)鐘的若干倍頻來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，此時(shí)二者是 同步的；或者參考時(shí)鐘采用采樣時(shí)鐘，而系統(tǒng)時(shí)鐘有其他的獨(dú)立來(lái)源，此時(shí)二者就是異步 的； 參考時(shí)鐘信號(hào)fr或系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。，經(jīng)過(guò)某一預(yù)設(shè)的分頻比進(jìn)行分頻，可以用于 控制秒脈沖產(chǎn)生的間隔；系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。通常有比較高的頻率，可以進(jìn)一步用于對(duì)秒脈沖 產(chǎn)生的時(shí)刻進(jìn)行高分辨率的調(diào)整； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220，與該秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210相連，用于存儲(chǔ)原始輸入的采樣數(shù) 據(jù)其中的采樣數(shù)據(jù)根據(jù)采樣時(shí)鐘進(jìn)行采樣而獲得，其中該原始輸入的采樣數(shù)據(jù)本實(shí)施例中 是來(lái)自導(dǎo)航衛(wèi)星；在其它實(shí)施例中也可以是來(lái)自其他的設(shè)備，比如長(zhǎng)波授時(shí)地面設(shè)備等，本 發(fā)明對(duì)該原始輸入的采樣數(shù)據(jù)的來(lái)源并不做具體限制； 本實(shí)施例中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220主要采用循環(huán)緩沖器(buffer)構(gòu)成，包含有一個(gè)寫指 針和一個(gè)讀指針，其中寫指針記錄當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)(即當(dāng)前寫入的采樣數(shù)據(jù))的位置，讀指針 記錄當(dāng)前讀出數(shù)據(jù)(即當(dāng)前讀出的采樣數(shù)據(jù))的位置； 在秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210產(chǎn)生的秒脈沖到達(dá)的時(shí)刻，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220鎖存當(dāng)前 的寫指針位置； 在引入比采樣時(shí)鐘更高頻率(寫指針變化的頻率就是采樣時(shí)鐘的頻率)的系統(tǒng)時(shí) 鐘信號(hào)的情況下，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220對(duì)秒脈沖到達(dá)時(shí)刻的寫指針位置進(jìn)行插值，得到更精確 的寫指針小數(shù)值； 基帶處理模塊230，與該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220相連，用于對(duì)該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220中存儲(chǔ)的 采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶信號(hào)處理，即捕獲和跟蹤，得到原始觀測(cè)量，比如偽距、載波相位、多譜
7勒等，發(fā)送給時(shí)間解算模塊240 ; 在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220沒(méi)有溢出的情況下，數(shù)據(jù)一直存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220中，所以可 以對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220中的數(shù)據(jù)多次讀取進(jìn)行后處理，提高基帶處理模塊的復(fù)用率，實(shí)現(xiàn)多 通道處理； 基帶處理模塊230在處理到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220中某個(gè)特定位置的數(shù)據(jù)時(shí)，將處理結(jié) 果輸出，這個(gè)特定位置對(duì)應(yīng)的是觀測(cè)量鎖存時(shí)刻的讀指針位置； 時(shí)間解算模塊240，與該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220及基帶處理模塊230相連，用于接收時(shí)間 解算模塊240獲得的處理結(jié)果即原始觀測(cè)量，根據(jù)該原始觀測(cè)量鎖存時(shí)刻的精確時(shí)間，獲 得秒脈沖時(shí)差e ; 延遲鎖定環(huán)250，與該秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210及時(shí)間解算模塊240相連，用于對(duì) 時(shí)間解算模塊240獲得的秒脈沖時(shí)差e進(jìn)行濾波，以對(duì)該秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210產(chǎn)生后 續(xù)的秒脈沖信號(hào)進(jìn)行產(chǎn)生時(shí)刻的修正。 秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210還可以根據(jù)需要，調(diào)整秒脈沖產(chǎn)生的脈沖寬度。
由于石英晶體振蕩器隨著時(shí)間和老化將產(chǎn)生漂移，可以采取頻率測(cè)量和校正措 施，消除頻標(biāo)漂移對(duì)授時(shí)精度的影響和對(duì)發(fā)射頻率精度的控制。因此，時(shí)間解算模塊240獲 得的秒脈沖時(shí)差e ，可以通過(guò)濾波處理之后反饋給秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210，一方面對(duì)測(cè) 量誤差進(jìn)行平滑，減小時(shí)差調(diào)整的抖動(dòng)，同時(shí)也可以通過(guò)平滑調(diào)整輸出秒脈沖的頻率，實(shí)現(xiàn) 不同時(shí)間系統(tǒng)間的平穩(wěn)切換。在具有多個(gè)時(shí)間系統(tǒng)接收功能的接收機(jī)中，如觀測(cè)量鎖存時(shí) 刻tp期望秒脈沖時(shí)刻^等時(shí)標(biāo)可以以任意選定的某一個(gè)時(shí)間系統(tǒng)為基準(zhǔn)，通過(guò)不同系統(tǒng) 間進(jìn)行切換，可以分別獲得所有時(shí)間系統(tǒng)的秒脈沖時(shí)差e。也可以對(duì)濾波器系數(shù)進(jìn)行靈活 地配置，比如對(duì)濾波器帶寬和階數(shù)進(jìn)行配置，可以控制環(huán)路噪聲和反應(yīng)速度。
在有多個(gè)授時(shí)信號(hào)源(比如多個(gè)衛(wèi)星采樣數(shù)據(jù)，或者是來(lái)自其他授時(shí)設(shè)備的信 號(hào))的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)信號(hào)源計(jì)算出的秒脈沖時(shí)差e進(jìn)行融合，減小測(cè)量誤差，提 高授時(shí)精度(按統(tǒng)計(jì)理論，理論上講，多系統(tǒng)融合的誤差，將小于單個(gè)系統(tǒng)的誤差)。也可以 進(jìn)行自主完好性檢測(cè)，提高授時(shí)系統(tǒng)的安全性和可靠性(比如當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可 以切換到另一個(gè)系統(tǒng)；還可以用本地原子鐘守時(shí)和授時(shí))。 如圖2所示，該系統(tǒng)實(shí)施例包括有延遲鎖定環(huán)250，該延遲鎖定環(huán)250與該秒脈沖 產(chǎn)生邏輯電路210及時(shí)間解算模塊240相連，用于對(duì)時(shí)間解算模塊240獲得的秒脈沖時(shí)差 e進(jìn)行濾波處理，并將濾波處理結(jié)果反饋給該秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210 ;濾波結(jié)果還包含 產(chǎn)生控制秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路210中用參考時(shí)鐘信號(hào)&生成秒脈沖信號(hào)的分頻比。這個(gè)
分頻比反映的是參考時(shí)鐘信號(hào)fr的實(shí)際頻率。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)參考時(shí)鐘信號(hào)fr的頻率(比 如該參考時(shí)鐘信號(hào)fr是由壓控振蕩器產(chǎn)生)，就可以根據(jù)實(shí)際頻率和標(biāo)稱頻率的差值調(diào)整 參考時(shí)鐘信號(hào)fr，使實(shí)際頻率接近標(biāo)稱頻率的值。該參考時(shí)鐘信號(hào)fr可以作為一個(gè)穩(wěn)定的 時(shí)鐘源輸出。在沒(méi)有外部信號(hào)的時(shí)候，依靠相對(duì)穩(wěn)定的參考時(shí)鐘信號(hào)fr，仍然可以提供穩(wěn)定 的秒脈沖時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)授時(shí)的功能。 圖3是本發(fā)明無(wú)線接收設(shè)備授時(shí)方法實(shí)施例的流程示意圖，圖4是本發(fā)明授時(shí)信 號(hào)產(chǎn)生時(shí)序示意圖。結(jié)合圖2所示本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施例和圖4所示本發(fā)明授時(shí)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序， 圖3所示方法實(shí)施例主要包括如下步驟 步驟S310，根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。，或者參考時(shí)鐘信號(hào)fr，或者系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。及參
8考時(shí)鐘信號(hào)fr的結(jié)合(也即根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。及參考時(shí)鐘信號(hào)fr中的至少其一)產(chǎn)生
秒脈沖；其中，該系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。和參考時(shí)鐘信號(hào)fr在本實(shí)施例中是異步時(shí)鐘信號(hào)，在其它 實(shí)施例中也可以是同步時(shí)鐘信號(hào)；其中的參考時(shí)鐘信號(hào)fr有相對(duì)穩(wěn)定的頻率，用于控制秒 脈沖產(chǎn)生的間隔；系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)f。有比較高的頻率，用于對(duì)秒脈沖產(chǎn)生的時(shí)間進(jìn)行高分辨 率的調(diào)整； 步驟S320，存儲(chǔ)原始輸入的采樣數(shù)據(jù)，在秒脈沖到達(dá)的時(shí)刻鎖存當(dāng)前的寫指針位 置；在引入比采樣時(shí)鐘更高頻率的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的其它實(shí)施例中，可以對(duì)記錄秒脈沖到達(dá) 時(shí)刻的寫指針位置進(jìn)行插值，得到更精確的寫指針小數(shù)值； 步驟S330，對(duì)存儲(chǔ)的該采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶信號(hào)處理，得到原始觀測(cè)量；在存儲(chǔ)的 采樣數(shù)據(jù)沒(méi)有溢出的情況下，可以對(duì)所存儲(chǔ)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行多次讀取并進(jìn)行后處理，可以 提高基帶處理模塊的復(fù)用率，實(shí)現(xiàn)多通道處理； 在處理到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器220中某個(gè)特定位置的數(shù)據(jù)時(shí)，輸出處理結(jié)果，這個(gè)特定位 置對(duì)應(yīng)的是觀測(cè)量鎖存時(shí)刻的讀指針位置； 步驟S340，根據(jù)該原始觀測(cè)量的鎖存時(shí)刻的精確時(shí)間，獲得秒脈沖時(shí)差e ;
步驟S350，對(duì)該秒脈沖時(shí)差e進(jìn)行濾波處理，然后用濾波處理的結(jié)果修正后續(xù)秒 脈沖的產(chǎn)生時(shí)刻。 在圖4所示的授時(shí)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)序圖中，^表示期望秒脈沖時(shí)刻，^表示觀測(cè)量的 鎖存時(shí)刻；PK表示觀測(cè)量的鎖存時(shí)刻^對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的位置；、表示秒脈 沖產(chǎn)生時(shí)刻，Pw表示與秒脈沖產(chǎn)生時(shí)刻tw對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)存儲(chǔ)位置；其中^和、分別用虛線 和實(shí)線進(jìn)行了表示，其中的虛線分別表示A和P"立置的信號(hào)達(dá)到天線的時(shí)刻，實(shí)線分別表 示對(duì)&和P"立置的信號(hào)進(jìn)行采樣的時(shí)刻。P"立置的信號(hào)達(dá)到天線與進(jìn)行采樣的時(shí)間差，以 及Pw位置的信號(hào)達(dá)到天線與進(jìn)行采樣的時(shí)間差，均為設(shè)備延時(shí)t, 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用 的計(jì)算裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們可以集中在單個(gè)的計(jì)算裝置上，或者分布在多個(gè)計(jì)算裝置所組成 的網(wǎng)絡(luò)上，可選地，它們可以用計(jì)算裝置可執(zhí)行的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，可以將它們存儲(chǔ) 在存儲(chǔ)裝置中由計(jì)算裝置來(lái)執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個(gè)集成電路模塊，或者將它們 中的多個(gè)模塊或步驟制作成單個(gè)集成電路模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的 硬件和軟件結(jié)合。 雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采 用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化， 但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)系統(tǒng)，其特征在于，包括秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路，用于根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)中的至少其中之一產(chǎn)生秒脈沖；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，與所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路相連，用于存儲(chǔ)根據(jù)采樣時(shí)鐘進(jìn)行采樣獲得采樣數(shù)據(jù)；基帶處理模塊，與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相連，用于對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶信號(hào)處理，得到原始觀測(cè)量；時(shí)間解算模塊，與所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及基帶處理模塊相連，用于根據(jù)所述原始觀測(cè)量的鎖存時(shí)刻，獲得秒脈沖時(shí)差；延遲鎖定環(huán)，與所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路及時(shí)間解算模塊相連，用于對(duì)所述秒脈沖時(shí)差進(jìn)行濾波后反饋給所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路；其中，所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路根據(jù)所述反饋修正后續(xù)秒脈沖的產(chǎn)生時(shí)刻。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述參考時(shí)鐘信號(hào)用于控制所述秒脈沖產(chǎn)生的間隔； 所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)用于調(diào)整所述秒脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)為異步時(shí)鐘信號(hào)或者同步時(shí)鐘信號(hào)。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要采用循環(huán)緩沖器構(gòu)成，包含有一個(gè)寫指針和一個(gè)讀指針，其中所 述寫指針記錄當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)的位置，所述讀指針記錄當(dāng)前讀出數(shù)據(jù)的位置。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路產(chǎn)生的所述秒脈沖到達(dá)的時(shí)刻，鎖存當(dāng)前 的寫指針位置。
6. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的頻率高于所述采樣時(shí)鐘的頻率時(shí)，對(duì)所述秒脈 沖到達(dá)時(shí)刻的寫指針位置進(jìn)行插值。
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述延遲鎖定環(huán)進(jìn)一步用于控制所述秒脈沖產(chǎn)生邏輯電路生成所述秒脈沖的分頻比。
8. —種無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)方法，其特征在于，包括 根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)中的至少其中之一產(chǎn)生秒脈沖； 存儲(chǔ)根據(jù)采樣時(shí)鐘進(jìn)行采樣獲得采樣數(shù)據(jù)； 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶信號(hào)處理，得到原始觀測(cè)量； 根據(jù)所述原始觀測(cè)量的鎖存時(shí)刻，獲得秒脈沖時(shí)差； 對(duì)所述秒脈沖時(shí)差進(jìn)行濾波，以修正后續(xù)秒脈沖的產(chǎn)生時(shí)刻。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于 所述參考時(shí)鐘信號(hào)用于控制所述秒脈沖產(chǎn)生的間隔； 所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)用于調(diào)整所述秒脈沖產(chǎn)生的時(shí)刻。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和參考時(shí)鐘信號(hào)為異步時(shí)鐘信號(hào)或者同步時(shí)鐘信號(hào)。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括所述系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的頻率高于所述采樣時(shí)鐘的頻率時(shí)，對(duì)記錄所述秒脈沖到達(dá)時(shí)刻的 寫指針位置進(jìn)行插值。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括控制產(chǎn)生所述秒脈沖的分頻比。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)線接收設(shè)備的授時(shí)系統(tǒng)及授時(shí)方法，提高秒脈沖時(shí)差的測(cè)量精度。其中該系統(tǒng)主要包括產(chǎn)生秒脈沖的邏輯電路，存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶信號(hào)處理、得到原始觀測(cè)量的基帶處理模塊，根據(jù)原始觀測(cè)量的鎖存時(shí)刻獲得秒脈沖時(shí)差的時(shí)間解算模塊，以及對(duì)秒脈沖時(shí)差進(jìn)行濾波后反饋給邏輯電路的延遲鎖定環(huán)；其中，邏輯電路根據(jù)反饋修正后續(xù)秒脈沖的產(chǎn)生時(shí)刻。本發(fā)明綜合了所有通道的觀測(cè)量，相對(duì)于單個(gè)通道具有更高的精確度，而且不受特定通道信號(hào)跟蹤性能和質(zhì)量的影響。在有多個(gè)授時(shí)信號(hào)源的情況下，可以融合各信號(hào)源，減小了測(cè)量誤差，提高了授時(shí)精度；也可以進(jìn)行自主完好性檢測(cè)，提高授時(shí)系統(tǒng)的安全性和可靠性。
文檔編號(hào)H04L7/033GK101741401SQ20091024280
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者莫鈞, 高慶余 申請(qǐng)人:和芯星通科技(北京)有限公司