[發明專利]一種衛星導航接收機時鐘修正方法與裝置

無效

• 申請號: 201310640080.2
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103605138A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 成都海亨利科技有限公司
• 主分類號: G01S19/23
• 分類號: G01S19/23
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種衛星導航接收機的時鐘修正方法以及裝置。?

背景技術

目前全球的衛星系統包括美國的GPS系統、俄羅斯的GLONASS系統、中國的北斗系統和歐洲的Galileo系統，日本和印度也提出了各自的導航衛星系統計劃。?

衛星導航接收機中的工作時鐘都源自于接收機上的晶振，晶振的精度決定了接收機整個的時鐘精度。若接收機的時鐘精度偏差大，會導致各種嚴重的不良后果。例如：晶振頻率的偏移在載波環上也引起一個明顯的多普勒誤差效應，也會導致衛星信號捕獲的多普勒搜索范圍加大，同時由于時鐘漂移使得捕獲計算的積分周期也會受到限制，從而導致接收機的信號接收靈敏度與接收機的定位精度都會受到影響。?

現在市面上的工業級晶體振蕩器的頻率精度大多在0.5ppm~20ppm，以一個10MHz的晶振為例，每秒鐘的時鐘誤差為5~200個時鐘周期。若這部分的時鐘誤差不進行很好的修正，將對衛星導航接收機性能帶來嚴重的影響。?

1PPS秒脈沖是衛星導航接收機基于衛星信號解算出來的授時信號，由于衛星上帶有高精度原子鐘，所以衛星信號的精度可以達到非常高的量級。導航接收機產生的1PPS秒脈沖精度一般可達100~200ns，并且這個精度不隨著時間的累積而減小。所以1PPS秒脈沖是進行本地晶振誤差修正理想的參考源。?

發明人在實現本發明的過程中發現，現有技術至少存在以下缺點：?

????1.?大多衛星導航接收機未對本地晶振進行有效的修正，導致接收機的時鐘誤差大，從而影響到了接收機性能；

????2.?現有的時鐘校準技術中，也有基于1PPS秒脈沖來進行時鐘校準的方案。但秒脈沖的高精度是統計意義下的，對一個具體的秒脈沖，其偏差可能達到200ns。另外，接收機短期失鎖、衛星試驗、電磁干擾等因素，都可能造成秒脈沖的失真，如果直接使用秒脈沖信號來校準時鐘，其精度只有10^-?7?秒量級。

發明內容

本發明的目的在于解決現有衛星導航接收機中晶振時鐘輸出頻率誤差較大的問題，以及現有時鐘校準方法的不足，提出了一種新型的衛星導航接收機時鐘修正方法與裝置。克服了傳統接收機由于時鐘精度不夠，導致的衛星信號捕獲時間長、信號接收靈敏度差與定位精度差等問題。?

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：?

????首先通過計數單元對1PPS秒脈沖進行計數，計數周期可根據時鐘精度情況靈活調整。之后將計數結果送給誤差計算與控制模塊，該模塊對計數結果進行滑動平均濾波，并計算出晶振的時鐘偏差。然后AFC控制器將時鐘偏差Δ_Ta與晶振AFC調整電壓值進行量化與映射，不同的時鐘偏差對應不同的AFC調整值。之后將晶振AFC調整值的數字信號通過AFC控制器發送給DAC，DAC進行數/模轉換，調整電壓值轉換成模擬電壓信號后輸送給壓控晶振，通過電壓的變化調整晶振的頻率輸出，使得載波NCO和碼NCO能夠得到準確的時鐘頻率。另外，每次計算出AFC調整值后，通過Memory?IF接口將最新的值存入衛星導航接收機的Flash芯片中，系統中隨時保存最新的晶振校準值，當接收機重啟或信號失鎖需要重新捕獲時，先對晶振進行修正，從而減少信號捕獲時的多普勒搜索范圍。

衛星導航接收機時鐘修正方法包括以下步驟：?

????1.?使用晶振時鐘對1PPS秒脈沖進行計數，在每個計數周期的第1個1PPS秒脈沖上升沿，將計數器的值存儲下來，并將計數器清零并重新計數。每個計數周期下計算出的時鐘周期數記為T_c。

2.?計數單元將每個計數周期的時鐘數值T_c傳遞給誤差計算與控制模塊，誤差計算與控制模塊對N個計數周期的計數值進行移位累加。?

3.?計算晶振的時鐘偏差，假設每個計數周期內理論上的時鐘個數為T_r，則晶振的時鐘偏差Δ_Ta=T_r-A_g。?

4.?根據不同晶振對AFC調整電壓的敏感程度，AFC控制器將時鐘偏差Δ_Ta與晶振AFC調整電壓值進行量化與映射，并生成映射表，不同的時鐘偏差對應不同的AFC調整值。?

5.?將晶振AFC調整值的數字信號通過AFC控制器發送給DAC，DAC再進行數/模轉換，調整電壓值轉換成模擬電壓信號后輸送給壓控晶振，通過電壓的變化調整晶振的頻率輸出，從而修正晶振的偏差，輸出頻率更加精確的時鐘。?