[发明专利]基于卫星轨道自学习算法的时间同步系统自拟合输出系统及方法

权利要求书

1.基于卫星轨道自学习算法的时间同步系统自拟合输出系统，其特征在于，包括卫星报文处理模块，卫星轨道自学习模块，参考秒脉冲接收模块，参考秒脉冲修正模块，自拟合输出模块；还包括CPU，FPGA，恒温晶振OCXO，卫星接收模块；

所述卫星报文处理模块用以处理模块接收、整理来自卫星的报文数据，并传输给所述卫星轨道自学习模块；

所述卫星轨道自学习模块用以统计可视卫星的轨道数据并进行自学习，并将自学习结果传输给所述参考秒脉冲修正模块；

所述参考秒脉冲接收模块用以接收来自外部的参考秒脉冲信号，通过滤波处理后传输给所述参考秒脉冲修正模块；

所述秒脉冲修正模块用以修正参考秒脉冲信号，传输给所述自拟合输出模块；

所述自拟合输出模块用以通过最小二乘法拟合老化曲线，并输出本地秒脉冲信号；

所述CPU用以实现上述卫星报文处理模块、卫星轨道自学习模块、自拟合输出模块；

所述FPGA用以实现上述参考秒脉冲接收模块、参考秒脉冲修正模块、自拟合输出模块；

所述OCXO用以为FPGA提供时钟信号；所述卫星接收模块接收卫星报文信号，并通过串口传输给CPU。

2.根据权利要求1所述的基于卫星轨道自学习算法的时间同步系统自拟合输出系统，其特征在于：所述OCXO频率为20MHz。

3.根据权利要求1所述的基于卫星轨道自学习算法的时间同步系统自拟合输出系统，其特征在于：所述CPU采用不低于266MHz主频的POWERPC架构或者ARM架构的CPU。

4.根据权利要求1所述的基于卫星轨道自学习算法的时间同步系统自拟合输出系统，其特征在于：所述FPGA逻辑单元数量不少于24000个。

5.一种根据上述任一权利要求所述的基于卫星轨道自学习算法的时间同步系统自拟合输出系统的输出方法，其特征在于：包括步骤：

1）卫星报文处理：卫星接收模块接收来自北斗卫星及GPS卫星的报文，并通过串口传输给CPU；CPU通过分析报文里面的可视卫星轨道信息报文，将每个可视卫星的轨道数据传输给卫星轨道自学习模块；

2）卫星轨道自学习：CPU对步骤1）传输过来的轨道数据建立数据库，将所有可视卫星进入可视范围和离开可视范围的时间记录下来；通过多次数据搜集，可以自学习出每颗可视卫星的可见周期，并进行周期覆盖；当计算出未来可见周期的可视卫星覆盖率小于4颗卫星时，将预警信息传输给FPGA的秒脉冲修正模块；

3）接收并过滤外部参考秒脉冲：FPGA接收到外部参考秒脉冲后，经过带通滤波器处理，将相位偏移大于预设阙值的秒脉冲进行过滤，以消除外部时钟源离散抖动；过滤后的参考秒脉冲传输给秒脉冲修正模块；

4）秒脉冲修正：FPGA接收到步骤3）的参考秒脉冲后，依照步骤2）得到的预警信息进行分步处理：将预警状态下的参考秒脉冲相位及非预警状态下的参考秒脉冲相位进行差值比较，并长期记录算术平均值；对预警状态下的参考秒脉冲相位进行修正，修正值为上述算术平均值；对非预警状态下的参考秒脉冲不进行修正；最终结果传输给自拟合输出模块；

5）自拟合输出：FPGA接收到步骤4）的修正秒脉冲后，使用该秒脉冲计算OCXO的频率，将每秒钟的频率计数传给CPU；CPU通过最小二乘法拟合OCXO的老化曲线，并依照老化曲线将下一个秒脉冲周期的频率计数再反馈给FPGA；FPGA根据该频率计数输出最终的本地秒脉冲。