[发明专利]一种高精度卫星秒脉冲同步守时装置及方法

说明书

本发明公开了一种高精度卫星秒脉冲同步守时装置及方法，在实现同步守时过程中利用翻转鉴相实现1PPS信号的相位差检测，结合步进补偿和相移对齐，实时、精确的控制1PPS的输出相位，很好的消除了本地时钟的累积误差和卫星1PPS信号的跳变；实现了高精度同步守时，在卫星同步时，输出1PPS的同步精度优于16ns；在卫星失连时，本地守时24h，误差小于3us；同时支持输出1PPS脉宽在线配置。

技术领域

本发明属于数字通信技术领域，具体涉及一种高精度卫星秒脉冲同步守时装置及方法。

背景技术

在要求高精度的时间设备中，一般都会利用卫星的秒脉冲和NMEA0183协议数据包来进行时间同步，处理系统将同步信息转换成1PPS+TOD或B(DC)码的形式用户各种设备的时间同步，因此这里就涉及到了1PPS的同步问题。目前很多技术都是在卫星连接时直接将卫星1PPS输出，在卫星失联时用本地的时钟进行守时处理，然而这种技术存在一定的局限性，不能有效的去除1PPS的跳变，同时在卫星失连时输出1PPS会出现抖动。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的高精度卫星秒脉冲同步守时装置及方法解决了现有时间同步装置中不能有效去除卫星1PPS信号跳变，并在卫星失连断开是造成输出1PPS信号抖动的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种高精度卫星秒脉冲同步守时装置，包括时钟源、卫星接收器、同步模块、输出设备和CPU；

所述卫星接收器的输出端分别与所述时钟源的输入端和同步模块的第一输入端连接，所述时钟源的输出端与同步模块的第二输入端连接，所述同步模块的输出端与所述输出设备的输入端连接；

所述同步模块与所述CPU通信连接。

进一步地，所述时钟源为铷原子钟。

进一步地，所述同步模块包括步进补偿单元和翻转鉴相单元；

所述卫星接收器的输出端分别与所述步进补偿单元的第一输入端和翻转鉴相单元的第一输入端连接，所述步进补偿单元的输出端分别与翻转鉴相单元的第二输入端和输出设备的输入端连接，所述翻转鉴相单元的输出端与所述步进补偿单元的第二输入端连接。

进一步地，所述卫星接收器用于接收卫星信号，并输出卫星1PPS信号到同步模块和时钟源中；

所述时钟源用于输出与卫星1PPS信号同步的时钟信号至同步模块；

所述步进补偿单元用于产生并输出1PPS信号，并通过相移对齐的方式实现输出1PPS信号的同步；

所述翻转鉴相单元用于计算卫星1PPS信号与输出1PPS信号的相位差；

所述输出设备用于接收信号输出设备输出的输出1PPS信号；

所述CPU用于配置同步模块输出的输出1PPS信号的脉宽。

一种高精度卫星秒脉冲同步守时方法，包括以下步骤：

S1、通过卫星接收器接收卫星信号，并输出卫星1PPS信号至同步模块和铷原子钟；

S2、将铷原子钟使用PLL核倍频成125Mhz的时钟信号，并输入到同步模块中作为其内部时钟；

S3、在同步模块中，当检测到卫星1PPS信号的上升沿时，拉高输出1PPS信号，同时内部高精度守时计数器进行计数；

S4、通过翻转鉴相单元，检测输入1PPS信号与输出1PPS信号的相位差信号；

所述输入1PPS信号为对卫星1PPS信号进行上升沿检测时，延时3个时钟周期后同步模块的内部1PPS信号；