[發明專利]基于北斗定位授時和LORA通信的移動母鐘及授時方法

有效

• 申請號: 202011298477.4
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112511254B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 金成;田亞素;李凱麗;林楠
• 申請（專利權）人: 西安航光衛星測控技術有限公司
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;H04W64/00;H04W84/06;G04R20/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王敏強

1.基于北斗定位授時和LORA通信的移動母鐘，其特征在于，包括MCU主控模塊，MCU主控模塊通過串口分別與LORA模塊和FPGA模塊連接獲得FPGA和LORA所傳輸數據，LORA模塊通過射頻接口與LORA天線連接接收和發送MCU模塊輸出位置和時間數據，FPGA模塊同時又與北斗RTD模塊和高穩晶振連接，FPGA模塊將北斗RTD模塊調制解調出的時間信息通過串口傳輸給MCU模塊，同時將RTD模塊解調出來的1PPS秒脈沖馴服高穩晶振使高穩晶振輸出與北斗RTD模塊輸出的1PPS秒脈沖相位和頻率相同的1PPS秒脈沖，高穩晶振同時也與MCU主控模塊連接，當無北斗信號覆蓋或者北斗信號被遮擋時，由高穩晶振為MCU模塊暫時提供可靠的1PPS信號，北斗RTD模塊還與北斗天線連接，獲取北斗位置和時間數據，所述MCU模塊留有NTP、232和485串口，應用于NTP網絡授時和串口授時場景，同時具有1PPS頻標輸出接口。

2.根據權利要求1所述的基于北斗定位授時和LORA通信的移動母鐘，其特征在于，所述MCU主控模塊為基于STM32系列中的32位處理器，LORA模塊為基于SX1278/1276系列，FPGA模塊為XILINX的XC6SLX9系列。

3.基于北斗定位授時和LORA通信的移動母鐘的授時方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1、采用北斗天線作為信號采集端，采集北斗衛星發射的射頻信號；

步驟2、通過北斗RTD模塊處理北斗天線接收到的北斗時間和位置射頻信號，并對此信號進行調制解調后輸出時間和位置信息通過串口通信輸出給FPGA模塊；

步驟3、FPGA模塊將解算出來的時間和位置信息通過串口傳輸給MCU主控模塊，另外FPGA模塊通過接收到的北斗RTD模塊輸出的1PPS秒脈沖對高穩晶振進行馴服，為后續短暫無北斗信號覆蓋或者北斗信號被遮擋的情況下，仍可以為MCU提供準確的1PPS秒脈沖信號，FPGA模塊將北斗RTD模塊調制解調完成的1PPS秒信號通過馴服讓溫補晶振輸出與1PPS幅值和相位相同的頻率信號；

步驟4、MCU主控模塊將接受到的時間和位置信號通過算法處理將標準時間數據和位置數據打包通過串口傳輸給LORA模塊，MCU主控模塊通過檢測FPGA是否輸出北斗時間和位置信息來控制LORA模塊自主切換授時模式；

步驟5、LORA模塊將接收到的MCU主控模塊精準時間數據傳輸給需要授時設備，從而達到LORA母鐘精準授時的目的。

4.根據權利要求3所述的基于北斗定位授時和LORA通信的移動母鐘的授時方法，其特征在于，所述步驟4具體如下：

MCU主控模塊通過對北斗RTD模塊的授時精度，FPGA的數據解算時間，LORA數據傳輸延時特征進行提取和對比，然后對其所要輸出的時間信息進行補償，從而達到精準授時的目的，其中，MCU主控模塊對北斗RTD模塊授時時模式切換如下：

MCU主控模塊檢測到FPGA輸出北斗時間和位置信息正常時，關閉LORA模塊不對外授時；

MCU主控模塊檢測到FPGA輸出北斗時間和位置信息異常時，打開LORA模塊，接收其他LORA母鐘發送的位置和時間信息。

5.根據權利要求4所述的基于北斗定位授時和LORA通信的移動母鐘的授時方法，其特征在于，所述MCU主控模塊對北斗RTD模塊授時時模式切換分為三種：分別為：所有設備均能接收到北斗衛星信號、部分設備能接收到北斗衛星信號、所有設備均無法接受到北斗信號。

6.根據權利要求5所述的基于北斗定位授時和LORA通信的移動母鐘的授時方法，其特征在于，所述所有設備均能接收到北斗衛星信號的授時模式如下：

MCU主控模塊判斷是否有正常北斗信號時間信號或者位置信號輸入，若判斷FPGA模塊輸出的時間信號和位置信號正常時，MCU主控模塊通過串口數據控制LORA模塊進入低功耗模式，此時LORA模塊不主動接收也不主動向外發送北斗時間和位置信息，當需要LORA母鐘作為時間源即實現母鐘向其他設備授時時，用戶可通過復位按鍵觸發MCU主控模塊，將LORA模塊喚醒實現點對點的授時功能。