[發明專利]基于CPLD的GPS同步采樣電路

無效

• 申請號: 201210459079.5
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN103001632A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 胡志華;王占斌;吳劍俠
• 申請（專利權）人: 保定浪拜迪電氣股份有限公司
• 主分類號: H03L7/18
• 分類號: H03L7/18
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張明月

技術領域

本發明涉及全球定位系統，尤其涉及到定位系統中的同步采樣電路。

背景技術

GPS全球定位系統是美國發射運行的衛星系統，由三部分構成：太空衛星部分、地面管制部分以及用戶終端。太空衛星部分包含了27顆能持續發送地理位置海拔高度和時間信號的衛星，每個衛星均持續著發射載有衛星軌道數據及時間的無線電波，供地球上的各種終端來應用。地面管制部分是為了追蹤及控制上述衛星運轉，所設置的地面管制站，地面管制站中設置GPS控制器，主要負責修正與維護每個衛星能保持正常運轉的各項參數數據，以確保每個衛星都能提供正確的訊息給用戶終端來接收。用戶終端追蹤所有的?GPS衛星，并實時地計算出終端所在位置的坐標、移動速度及時間。為了獲得地面上的定位坐標，GPS系統至少需要4個衛星信號，其中三個用來確定GPS接收器的緯度、經度和海拔高度，第四個則提供同步校正時間。

隨著電力系統的發展，對監控系統異地高精度采樣的要求也越來越高。目前電力系統中所能監控的各個終端設備均是在內部時鐘控制下獨立完成，對于異地需要同步采樣的終端設備來說，由于各個終端設備內部采用的晶振頻率有誤差，因此導致其內部時鐘周期產生誤差，造成各終端設備間難以實現高精度的同步采樣。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種能夠實現電力系統中各終端設備間高精度同步采樣的電路。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是。

基于CPLD的GPS同步采樣電路，包括主控芯片CPLD、高精度晶振和GPS控制器，所述主控芯片CPLD的輸入端分別與高精度晶振和GPS控制器秒脈沖輸出端PPS連接，主控芯片CPLD控制高精度晶振分頻后產生所需采樣頻率的采樣脈沖，主控芯片CPLD通過GPS控制器秒脈沖輸出端輸出的秒脈沖對采樣脈沖進行同步鎖定，并將同步后的采用脈沖輸出給各終端設備，實現與GPS時間同步采樣脈沖。

由于采用了上述技術方案，本發明取得的技術進步是。

本發明采用CPLD實現電力系統中各終端設備間的高精度同步采樣，將全球定位系統作為各個終端設備共同時間基準，每隔一秒對通過高精度晶振輸出的采樣脈沖進行同步鎖定，從而使得輸出給各終端設備的采樣脈沖保持了與GPS時間同步；解決了現有采樣脈沖不同步，各個終端設備由于各自采樣脈沖存在的時間累積誤差而出現采樣誤差越來越大問題。本發明的應用，將采樣脈沖的時間誤差控制在一秒鐘內產生的誤差，大大提高了同步采樣的精確度。

附圖說明

圖1為本發明原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

基于CPLD的GPS同步采樣電路，其電路原理框圖如圖1所示。包括主控芯片CPLD、高精度晶振和GPS控制器，主控芯片CPLD的輸入端分別于高精度晶振和GPS控制器秒脈沖輸出端PPS連接，主控芯片CPLD控制高精度晶振分頻后產生所需采樣頻率的采樣脈沖，通過GPS控制器秒脈沖輸出端（PPS）輸出的秒脈沖對采樣脈沖進行同步鎖定，并將同步后的采用脈沖輸出給各終端設備，從而使得各個終端設備接收的采樣脈沖保持與GPS時間同步。

本發明的工作過程如下所述：

由高精度晶振輸出的高頻率脈沖信號A進入主控芯片CPLD內部，通過分頻器產生所需頻率的采樣脈沖B=A/N，這時的采樣脈沖B與GPS時間是不同步的，而且采樣脈沖B與實際要求的采樣頻率B'之間存在誤差Δ/s，且Δ會隨著時間t的增加不斷增大為t*Δ，盡管高精度晶振產生Δ很小，長時間的累積誤差也會超出誤差允許的范圍。

由GPS控制器輸出的秒脈沖PPS信號進入主控芯片CPLD內部，通過控制電路控制分頻器輸出的采樣脈沖與PPS秒脈沖信號同步，產生與GPS時間同步的采樣脈沖B，此時的采樣脈沖B與實際要求的采樣頻率B'之間存在誤差Δ/s，經過1秒后，PPS秒脈沖信號重新同步分頻器輸出的采樣脈沖信號，使得誤差Δ不會隨時間增大，高精度晶振產生Δ很小,滿足采樣脈沖精度的要求。

當然，本發明的主控芯片CPLD對晶振輸出的頻率進行同步鎖定時，還可以根據實際要求，以GPS控制器輸出的秒脈沖為基準，設定同步采樣脈沖的采樣周期。