[發明專利]用于導航系統的高精度多路授時模塊及獲得無積累誤差的授時系統信號的方法

有效

• 申請號: 201410765163.9
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104407511A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 郝勇;黃衛權;劉源;王藝鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G04R20/04
• 分類號: G04R20/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊曉輝

1.用于導航系統的高精度多路授時模塊，其特征在于，它包括濾波電路(1)、FPGA控制電路(2)、DA轉換器(3)、恒溫晶振(4)、50M晶振(5)、FPGA配置模塊(6)、輸出擴展模塊(7)、n個單路反相器閘(8)、n個光電耦合器(9)、n個三態輸出單路總線緩沖器(10)；其中n為大于3的整數；

濾波電路(1)的信號輸入端連接全球衛星導航系統的TTL電平秒脈沖信號輸出端，濾波電路(1)的濾波后信號輸出端連接FPGA控制電路(2)的捕捉信號輸入端，FPGA控制電路(2)的壓控信號輸出端連接DA轉換器(3)的壓控信號輸入端，DA轉換器(3)的壓控信號輸出端連接恒溫晶振(4)的壓控信號輸入端，恒溫晶振(4)的信號輸出端連接FPGA控制電路(2)的頻率信號輸入端，輸出擴展模塊(7)的分頻信號輸入端連接FPGA控制電路(2)的分頻信號輸出端，輸出擴展模塊(7)包括n路擴展時鐘信號輸出端，輸出擴展模塊(7)的每路時鐘信號輸出端均連接一個單路反相器閘(8)的信號輸入端，n個單路反相器閘(8)的信號輸出端分別連接n個光電耦合器(9)的信號輸入端，n個光電耦合器(9)的信號輸出端分別連接n個三態輸出單路總線緩沖器(10)的信號輸入端，n個三態輸出單路總線緩沖器(10)輸出n路TTL電平時鐘信號，50M晶振(5)的時鐘信號輸出端連接FPGA控制電路(2)的起振信號輸入端，FPGA配置模塊(6)的配置文件信號輸入輸出端連接FPGA控制電路(2)的配置文件信號輸入輸出端。

2.根據權利要求1所述的用于導航系統的高精度多路授時模塊，其特征在于，FPGA控制電路(2)包括信號捕獲電路(2-1)、相位差計算電路(2-2)、PID控制電路(2-3)、10⁷分頻電路(2-4)和數字鎖相環電路(2-5)；

信號捕獲電路(2-1)的信號輸入端為FPGA控制電路(2)的捕捉信號輸入端，信號捕獲電路(2-1)的信號輸出端連接相位差計算電路(2-2)的信號輸入端，相位差計算電路(2-2)的相位差信號輸出端連接PID控制電路(2-3)的相位差信號輸入端，PID控制電路(2-3)的壓控信號輸出端為FPGA控制電路(2)的壓控信號輸出端，10⁷分頻電路(2-4)的信號輸入端為FPGA控制電路(2)的頻率信號輸入端，10⁷分頻電路(2-4)的分頻信號輸出端同時連接相位差計算電路(2-2)的分頻信號輸入端、信號捕獲電路(2-1)的分頻信號輸入端和輸出擴展模塊(7)的分頻信號輸入端，數字鎖相環電路(2-5)的信號輸入端連接50M晶振(5)的時鐘信號輸出端，數字鎖相環電路(2-5)的時鐘信號輸出端同時連接信號捕獲電路(2-1)的時鐘信號輸入端、相位差計算電路(2-2)的時鐘信號輸入端、PID控制電路(2-3)的時鐘信號輸入端和10⁷分頻電路(2-4)的時鐘信號輸入端，信號捕獲電路(2-1)的配置文件信號輸入輸出端、相位差計算電路(2-2)的配置文件信號輸入輸出端、PID控制電路(2-3)的配置文件信號輸入輸出端、10⁷分頻電路(2-4)的配置文件信號輸入輸出端和數字鎖相環電路(2-5)的配置文件信號輸入輸出端均連接FPGA配置模塊(6)的配置文件信號輸入輸出端。

3.根據權利要求1所述的用于導航系統的高精度多路授時模塊，其特征在于，FPGA控制電路(2)采用XC4VFX12SFG363型FPGA芯片實現。

4.根據權利要求1所述的用于導航系統的高精度多路授時模塊，其特征在于，n個三態輸出單路總線緩沖器(10)采用型號為SN74AHCT1G125的總線緩沖器。

5.根據權利要求1所述的用于導航系統的高精度多路授時模塊，其特征在于，n個光電耦合器(9)均采用型號為HCPL-0601的光電耦合器。

6.根據權利要求1所述的用于導航系統的高精度多路授時模塊，其特征在于，DA轉換器(3)采用型號為DAC1220的DA轉換器。

7.根據權利要求1所述的用于導航系統的高精度多路授時模塊，其特征在于，恒溫晶振(4)采用型號為OCXO,10M恒溫晶振。

8.采用權利要求2所述的用于導航系統的高精度多路授時模塊獲得無積累誤差的授時系統信號的方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

步驟一：相位差計算電路(2-2)對從信號捕獲電路(2-1)獲得秒脈沖信號和經過10⁷分頻電路(2-4)分頻后的恒溫晶振(4)輸出的信號進行相位差信號計算，并將計算后的相位差信號發送至PID控制電路(2-3)；

步驟二：PID控制電路(2-3)根據接收到的相位差信號利用PID算法計算得出對恒溫晶振的微調控制數字量，并將此控制量傳輸至DA轉換器(3)的壓控信號輸入端；

步驟三：DA轉換器(3)將接收到的對恒溫晶振的微調控制數字量轉換為對恒溫晶振(4)的控制模擬量，并將控制模擬量傳輸至恒溫晶振(4)的壓控信號輸入端；

步驟四：恒溫晶振(4)接收到壓控信號后對輸出信號頻率進行調整，并將經過調整的脈沖信號進行10⁷分頻后傳輸給相位差計算電路(2-2)的分頻信號輸入端；實現相位差計算電路(2-2)對恒溫晶振(4)輸出的時鐘信號進行實時調整，經三態輸出單路總線緩沖器(10)輸出，獲得無積累誤差的授時系統信號。