[發明專利]一種固定點位置高可靠的衛星定時方法

有效

• 申請號: 201210418027.3
• 申請日: 2010-12-10
• 公開（公告）號: CN102955425A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長沙天穹電子科技有限公司
• 主分類號: G04R20/04
• 分類號: G04R20/04;G04R40/06
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

技術領域

本發明介紹了一種固定點位置高可靠的衛星定時方法，該方法可接收衛星信號實現定時，可應用于廣域分布式網絡的同步，如電網、3G數字通信網，通過接收導航衛星信號，實現覆蓋廣泛區域的分布式網絡的時間同步。

背景技術

衛星定時由于具有覆蓋范圍廣、定時精度高等優點獲得廣泛應用。衛星定時的時間基準來自衛星，由于衛星為長期運行的航天器，其運行需要地面監控站監控。衛星長時間運行時，會慢慢偏離軌道，因此需要定期調軌。衛星調軌期間，其運行軌跡不按預定動力學模型運行，其軌跡偏離較大。在定時應用中，需要知道精確的衛星位置便于計算衛星信號的傳輸時延，因此位置的偏離將會造成較大的定時誤差。而位置的偏離是無法在衛星下行電文中進行預報，因此用戶完全無法知道此時的衛星狀態，無法知道此時輸出的時間是否滿足精度需求。如果輸出時間偏離較大而又無法得知，就會給需要同步的系統帶來危害，嚴重時會造成系統崩潰。如曾發生過GPS衛星故障導致采用GPS衛星定時的CDMA網絡發生故障，造成一定范圍內CDMA手機用戶無法通話的情況。

衛星定時裝置一般有兩種定時方式，一種為定位定時，適于動態用戶，一般需要接收到4顆以上的衛星才能定位定時；另一種為固定點位置定時，也稱位置保持模式，適于靜態用戶，接收到一顆衛星即可定時。在固定點位置定時模式下，如果接收到一顆故障衛星，則就可能造成具有較大偏離的時間輸出，危害到網絡系統的安全。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種固定點位置高可靠的衛星定時方法，該方法的裝置包括射頻處理部分、數字信號處理部分和時延補償部分，其中：FPGA和DSP芯片采用EMIF接口連接，實現數據交換；射頻模塊的輸出送給AD采樣芯片，經AD采樣芯片AD采樣芯片轉換為數字信號后送入FPGA；配置芯片與FPGA相連，存儲FPGA程序；非易失性存儲器與FPGA相連，存儲DSP程序；上電啟動時FPGA從非易失性存儲器讀取數據，通過EMIF接口為DSP加載程序；本地振蕩器的輸出連接射頻模塊、FPGA和DSP；線性電源模塊將輸入電源轉換為FPGA和DSP需要的各種電壓。

該方法具體為：定時模塊通過捕獲時標來獲得確定時間，首先，在FPGA中定義一個多組的寄存器，譯碼校驗之后的數據每進來一個就讓寄存器移位，并與巴克碼進行異或比較，判斷如果寄存器中的值與巴克碼完全相同或者相反，則拉高狀態位，其余情況將其拉低；通過判斷狀態位的高低情況，表達FPGA是否搜索到數據中的巴克碼；在FPGA中正常搜索到巴克碼后，狀態位的輸出將呈現為一脈沖波形，上升沿與巴克碼最后一位齊；利用該脈沖結合電文中計算出的分幀號，選取整秒處的分幀號為參考，可以從本地恢復出秒脈沖信號，即時標；在獲取時標后，定時模塊通過衛星導航電文，可計算出信號傳遞總時延，對該衛星的時標進行補償，可得到該衛星的標準時間。

射頻處理部分將射頻信號下變頻至中頻，數字信號處理部分將中頻信號AD采樣后進行捕獲跟蹤得到捕獲時標并解調出電文，時延補償部分根據電文解算出傳輸延時，根據捕獲時標對時延進行補償，得到標準時間輸出。

本發明提出同時捕獲多顆衛星信號，得到多星的標準時間輸出。結合本地頻率基準，對時間的正確性進行判別。本發明提出數控振蕩器技術，使得時間的判別轉變為數字的判別，易于在數字電路實現。

該發明的優點在于利用數控振蕩器，結合多顆衛星和本地頻率基準的時間，可以在有若干衛星故障下仍可輸出正確時間，有效提高了接收機的容錯性能，具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1為巴克碼搜索流程圖，

圖2為輸出時間選擇圖，

圖3為信號處理流程圖，

圖4為定時裝置結構圖。

具體實施方式

衛星的導航電文包括星歷、時間及衛星狀態等信息。導航電文一般被擴頻碼調制，再調制至射頻頻點，經衛星天線發射。按照衛星電文的編碼格式，電文的幀標志指示本幀開始，由巴格碼組成，巴克碼最后一位‘1’后沿所對應的脈沖為該幀參考時標。