[發明專利]守時系統、守時電路及守時方法

在審

• 申請號: 201711204756.8
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107844050A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 劉忠華;許強;紀道成;張健
• 申請（專利權）人: 北斗天匯（北京）科技有限公司
• 主分類號: G04R20/02
• 分類號: G04R20/02
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司11241
• 代理人: 陳泉

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，具體是指一種采用常規性能溫補晶振加硬件累頻技術的方式，利用模糊控制理論對守時精度進行提升的一種守時系統及方法。

背景技術

國際衛星授時產業經過30多年的發展，已成為最具活力的新興產業之一，正進入快速發展時期。目前，衛星授時產業已形成較為完備的產業體系，授時服務性能不斷提升，應用范圍不斷擴大。

傳統顯示類產品電子時鐘的時間源通常來自手動校時，準確度完全不能保證。自我守時的方案通常為RTC技術。目前最好的RTC方案的守時精度(5ppm)＝5E-6×86,400S＝0.432s/天，精度低，功耗大。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種低成本、高精度的守時系統及方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種守時系統，包括：

衛星授時模塊、頻率的生成與累計模塊、外基準處理與自身信號校正模塊、阻尼式頻率校正模塊和漂移補償模塊；

衛星授時模塊輸出1PPS信號；

使用穩定度為0.5ppm的TCXO時，實現0.1ppm的守時穩定度。

晶振TCXO,穩定器LDO為晶振TCXO提供電源；

計數器Counter接收晶振TCXO輸出信號；

TCXO輸出信號經過整形升壓后，通過第一計數器累計成f1＝4.096KHz 的輸出信號；

f1＝4.096KHz的輸出信號輸入到12位二進制第二計數器的時鐘輸入端，作為計數時鐘；

信號篩選模塊接收外部模塊輸出1PPS信號；

信號篩選模塊接收信號處理模塊輸出的1PPS信號；

信號篩選模塊將接收到的1PPS信號進行篩選；

經過信號篩選模塊篩選的1PPS信號經過波形調整模塊后輸出一個前沿準確的窄脈沖信號f2；

窄脈沖信號f2輸出到12位二進制計數器的復位端；

計數器每次得到窄脈沖信號f2后，計數器開始重新計數；

經過本級計數后，形成2的12次計數；

得到一個1Hz的1PPS；

1Hz的1PPS信號輸入到信號處理模塊ARM作為內部晶振源PPS；

信號處理模塊ARM對號篩選模塊進行控制；

12位二進制計數器的輸出端與測試接口相連接。

一種守時方法，包括如下步驟：

步驟1，開機ARM進行初始化處理，等待穩定有效的外輸入信號；

步驟2，判斷輸入的信號的有效性；如果輸入的信號有效，執行步驟 3；如果輸入的信號無效，執行步驟6；

步驟3，每隔2小時采集Count衛星和Count晶振的值；

步驟4，用滑動平均濾波法整理采集出的數據；得到單位時間內的誤差值：X補償；

步驟5，直到衛星信號出現異常，進入保持狀態。

步驟6，系統進入保持狀態，內部晶振開始自由震蕩；

步驟7，定時啟動漂移補償動作；基于X_補償值生成微調1PPS脈沖 f_調整，反饋給二進制計數器；實現修正最終輸出f₄的效果；

步驟8，衛星信號恢復，進入鎖定狀態；

一種守時方法，包括如下步驟：

步驟1，開機ARM進行初始化處理，等待穩定有效的外輸入信號；

步驟2，判斷輸入的信號的有效性；如果輸入的信號有效，執行步驟 3；如果輸入的信號無效，執行步驟6；

步驟3，跟蹤狀態，開始啟動ARM內的計數器(速度10MHz)統計衛星1PPS(f衛星)與晶振1PPS(f4)的偏差；

當出現f衛星-f4的絕對值大于1ms時，開啟阻尼式頻率校正，即開啟對輸出信號進行微調的1PPS功能；

每次的調整幅度為f4的基礎上偏移1mS；

調整的頻率為每秒一次；

直到f衛星-f4的絕對值小于1mS為止；

修改ARM中相關的寄存器，點亮相關指示燈；

步驟4，系統進入到鎖定狀態；

因為負責調整1PPS的計數器的輸入時鐘f1＝4.096KHz小于1ms的鎖定檢測值，所以這種調整是可以實現的；

之后因為晶振選擇的是0.5ppm的TCXO；

自身的守時精度(0.5ppm)可達＝5E-7×86,400S＝0.0432秒/天；每隔0.56 小時糾正一次。

到達鎖定狀態后，系統如果出現衛星信號無效或丟失的情況；