[發(fā)明專利]一種計(jì)算機(jī)高精度授時(shí)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810215600.8
• 申請(qǐng)日: 2018-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108375898B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳允平;王廷銀;蘇偉達(dá);李汪彪;陳黎飛;郎毅;趙德鵬;潘明陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G04R20/04
• 分類號(hào): G04R20/04
• 代理公司: 福州君誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)高精度授時(shí)控制方法。本發(fā)明控制方法是：當(dāng)計(jì)算機(jī)控制其RS?232串口的RTS或DTR輸出高電平時(shí)，接口電路開(kāi)始上電工作；當(dāng)串口CTS中斷觸發(fā)進(jìn)入對(duì)應(yīng)服務(wù)程序，讀取當(dāng)前的TSC并保存，將[CTS中斷次數(shù)]加一操作，清除串口緩沖區(qū)，準(zhǔn)備后續(xù)的串口接收操作；然后并進(jìn)行后續(xù)分析判斷：分別計(jì)算最近兩次時(shí)間戳計(jì)時(shí)差值、計(jì)算頭尾兩個(gè)時(shí)間戳計(jì)時(shí)差值，計(jì)算差值，用[YMD]、[HMS]設(shè)置計(jì)算機(jī)時(shí)間，同時(shí)把計(jì)算機(jī)的毫秒、微秒單元、[CTS中斷次數(shù)]、[DSR中斷次數(shù)]清零。采用本發(fā)明的有益效果是：由于輸入到DSR、CTS為互補(bǔ)的整形后1PPS信號(hào)，計(jì)算脈寬準(zhǔn)確，有利于提高授時(shí)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于GPS/北斗的計(jì)算機(jī)授時(shí)領(lǐng)域，特別是一種計(jì)算機(jī)高精確授時(shí)控制方法。

背景技術(shù)

時(shí)間，是物質(zhì)存在和運(yùn)動(dòng)的基本特征之一，是國(guó)際單位制七個(gè)基本物理量其中之一，是目前測(cè)量精度最高的一個(gè)基本物理量；精確時(shí)間更是推動(dòng)高新技術(shù)發(fā)展的鋪路石，是人類各項(xiàng)活動(dòng)順利開(kāi)展的重要保證。

在人類進(jìn)入信息社會(huì)后，物聯(lián)網(wǎng)的層次推進(jìn)應(yīng)用，越來(lái)越多的設(shè)備分布在各個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，然后又在中心匯聚，為行業(yè)的大數(shù)據(jù)服務(wù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，原本看起來(lái)很難收集和使用的數(shù)據(jù)現(xiàn)在很容易地用來(lái)發(fā)揮巨大作用，這些來(lái)自分布式設(shè)備的大數(shù)據(jù)正逐步為人類創(chuàng)造更多的價(jià)值。在整個(gè)系統(tǒng)中，必須保障全局時(shí)間的嚴(yán)格同步，如果系統(tǒng)中的各分布式設(shè)備不具備統(tǒng)一的時(shí)鐘基準(zhǔn)，那么得到的測(cè)量結(jié)果由于時(shí)鐘差異將無(wú)法反映出真實(shí)情況，由于各數(shù)據(jù)無(wú)法反應(yīng)在哪個(gè)時(shí)刻獲取，它們之間就沒(méi)有確定的關(guān)聯(lián)性，最終這些數(shù)據(jù)也就無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的效果。例如，精確的時(shí)間同步對(duì)于涉及國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)安全的諸多關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施至關(guān)重要，如通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、金融系統(tǒng)等（移動(dòng)通信需要精密的時(shí)間同步以確保基站的同步運(yùn)行、電力網(wǎng)需要精密的時(shí)間同步以有效傳輸和分配電力、金融系統(tǒng)需要精密的時(shí)間同步以保障經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行），高精度的時(shí)間服務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家科技水平的最核心技術(shù)指標(biāo)。

GPS/北斗接收機(jī)通過(guò)解碼衛(wèi)星信號(hào)輸出的NMEA-0813協(xié)議報(bào)文（包含UTC時(shí)間、位置等數(shù)據(jù)）及同步時(shí)標(biāo)1PPS（1?Pulse?Per?Second）信號(hào)，PPS信號(hào)是占空比為10％左右周期為1秒的矩形波，報(bào)文是在接收機(jī)輸出高電平PPS信號(hào)（時(shí)長(zhǎng)約100ms）后輸出的。采用GPS/北斗接收機(jī)作為應(yīng)用系統(tǒng)的授時(shí)技術(shù)路線已是本領(lǐng)域常用的技術(shù)手段，由于嵌入式微處理器（如單片機(jī)、ARM、DSP、FPGA等）具有實(shí)時(shí)性高、中斷資源使用方便、接口電平匹配等特點(diǎn)，基于嵌入式微處理器結(jié)合GPS/北斗接收機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)具體方案是：嵌入式微處理器的串口直接和GPS/北斗接收機(jī)串口相連，通過(guò)解碼GPS/BD接收機(jī)輸出的協(xié)議報(bào)文獲得時(shí)間信息，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，在一些時(shí)間精度要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，還會(huì)結(jié)合PPS時(shí)標(biāo)信號(hào)（該信號(hào)精度可達(dá)到納秒級(jí)）來(lái)提高時(shí)間同步精度。如專利ZL01134726.0提供了一種GPS衛(wèi)星授時(shí)遙測(cè)地震儀，實(shí)現(xiàn)同步數(shù)據(jù)測(cè)量、記錄，同步定時(shí)起爆等；ZL200710180533.2公開(kāi)了一種高精度數(shù)據(jù)錄取授時(shí)儀，將GPS的秒脈沖信息和絕對(duì)時(shí)間信息傳遞給錄取控制板并校正控制板的內(nèi)部時(shí)鐘，以滿足精度要求不高于為1×10^-4秒的應(yīng)用場(chǎng)合，提供異步串行測(cè)試接口且通信速率不高于38400bps、測(cè)試幀長(zhǎng)度固定的真值設(shè)備或被測(cè)設(shè)備輸出數(shù)據(jù)的錄取；專利ZL200710176937.4提供了一種基于全球定位系統(tǒng)接收機(jī)的芯片級(jí)授時(shí)與同步方法及其設(shè)備，以滿足低成本的要求，其一個(gè)實(shí)施例可在使用普通溫度補(bǔ)償晶振（0.5PPM）的情況下，實(shí)現(xiàn)200ns級(jí)別的授時(shí)精度和50ns級(jí)別的同步精度；ZL200810060615.8提供了一種基于GPS技術(shù)對(duì)電表授時(shí)的裝置，為保證授時(shí)的精度，利用固定的補(bǔ)償值補(bǔ)償MCU和電表通信時(shí)間所產(chǎn)生的延時(shí)，具體是采用PPS信號(hào)觸發(fā)中斷，把內(nèi)部的當(dāng)前時(shí)間信息全部存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)把GPS發(fā)送的報(bào)文信息全部解碼出來(lái)后再把解碼得到的時(shí)間信息加上觸發(fā)后到解碼完成所用的時(shí)間即可保證MCU內(nèi)部的時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘保持比較高度的一致（誤差在1us以內(nèi)）；CN105281859A公開(kāi)了一種精確授時(shí)方法，在不需增加其他輔助設(shè)備前提下，在每分鐘零秒時(shí)刻實(shí)現(xiàn)RTC時(shí)鐘和GPS?UTC時(shí)鐘同步，達(dá)到較精確的授時(shí)效果。