[发明专利]一种基于融合滤波技术的1PPS控制板

说明书

技术领域

本发明涉及配电自动化技术领域，具体地说，尤其涉及一种基于融合滤波技术的1PPS控制板。

背景技术

1PPS的英文全称为1Pulse Per Second，中文解释为秒脉冲，不包含秒及秒以上时刻信息，只包含秒以下时刻信息，其上升沿为每秒的开始，具有使用简单、对视精度高的特点，因此被广泛的应用。

现有技术中，在卫星标准同步时钟的实现应用中，经常会遇到1PPS丢失、标准差大的问题，尤其是在卫星由未锁定状态转变到锁定状态时，1PPS会出现较大的跳动，影响系统的稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于融合滤波技术的1PPS控制板，解决了1PPS对时不稳定的问题，提供了一种对时精度优于100ns，标准差小于20ns，每秒波动不大于10ns的1PPS控制板。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于融合滤波技术的1PPS控制板，1PPS控制板的硬件组成包括时间源、FPGA芯片、电源、恒温晶振及Flash配置芯片，所述时间源、电源、恒温晶振及Flash配置芯片均与所述FPGA芯片连接，所述时间源支持GPS、北斗、STBY信号及CABL信号四种信号，为系统提供时间参考源，四种信号独立使用；

1PPS控制板的软件系统组成包括串并转换、驯服晶振、RAM读写控制器、相位比较器、卫星秒脉冲计数器、RAM存储器及系统时钟，所述串并转换包括UART接收模块以及波特率发生器，所述UART接收模块包括复位、系统时钟、UART时钟、UART输入及卫星锁定，所述波特率发生器包括复位、系统时钟、波特率配置及UART时钟，所述驯服晶振包括卫星状态、复位、系统时钟、卫星秒脉冲及驯服晶振，所述RAM读写控制器包括复位、系统时钟、卫星锁定、驯服晶振、分频系数、写使能、操作地址及读使能，所述相位比较器包括复位、系统时钟、卫星秒脉冲、系统秒脉冲及相位，所述卫星秒脉冲计数器包括复位、系统时钟、卫星秒脉冲、卫星锁定、驯服晶振及单位时间脉冲数，所述RAM存储器包括写使能、操作地址、读使能、系统时钟、写入数据及读出数据，所述系统时钟包括分频因子、相位、复位、系统时钟、卫星秒脉冲、卫星锁定及系统秒脉冲，所述串并转换与所述驯服晶振、卫星秒脉冲计数器及系统时钟连接，所述串并转换解析出卫星的锁定状态并输出Valid，供驯服晶振、卫星秒脉冲计数器及系统时钟判断卫星的锁定状态，所述驯服晶振与所述RAM读写控制器、卫星秒脉冲计数器及系统时钟连接，所述驯服晶振输出State_Txco供RAM读写控制器及卫星秒脉冲计数器判断晶振的驯服状态，所述RAM读写控制器与所述卫星秒脉冲计数器及RAM存储器连接，所述RAM读写控制器输出Wr_En、Addr、Rd_En对RAM存储器进行读写操作，所述相位比较器与所述系统时钟连接，所述相位比较器负责系统1PPS和卫星1PPS的相位比较并输出Phase，为系统时钟提供系统1PPS和卫星1PPS之间的相位关系，所述卫星秒脉冲计数器为RAM读写控制器及RAM存储器提供当前秒的分频系数，所述RAM存储器与所述系统时钟连接，所述RAM存储器存储卫星1PPS的分频系数供系统时钟生产系统秒脉冲使用，所述系统时钟产生系统1PPS。

所述FPGA芯片采用FPGA_EP4CE22。

所述电源采用TI高性能电池控制芯片，同时输出3.3V、2.5V及1.2V三种电压供系统使用。

所述Flash配置芯片采用altera的EPCS16。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明一种基于融合滤波技术的1PPS控制板解决了卫星标准同步时钟1PPS丢失、标准差大的问题，在参考源切换时时，1PPS不会出现较大的跳动，系统的稳定性好；本发明的对时精度优于100ns，标准差小于20ns，每秒波动小于10ns。

附图说明

图1是本发明的软件系统结构示意图；

图2是本发明UART接收逻辑图；

图3是本发明RAM控制器的逻辑图；

图4是本发明1PPS_G和1PPS_Sys一种相位关系图；

图5是本发明秒脉冲计数器时序图；

图6是本发明系统秒脉冲流程图；

图7是本发明的硬件架构结构示意图。