[发明专利]北斗一号卫星多晶振授时系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种北斗一号卫星多晶振授时系统及其方法。

背景技术

北斗卫星导航系统是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，目前北斗导航试验系统已经在测绘、电信、水利、交通运输、森林防火和公共安全等很多领域有了广泛的应用。2010年6月，第四颗北斗导航卫星“长征三号丙”成功送入太空预定轨道，这标志着我国北斗卫星导航系统工程建设又迈出了重要一步，卫星组网正按计划稳步推进。

传统的北斗一号卫星授时方法都采用一个晶体振荡器和计时器来驱动系统的时钟，由晶体振荡器产生的时钟信号经过计时器的微调以后便输出作为最终时钟信号。我们知道，晶体振荡器一般存在0.5ppm左右的制造频偏，通常情况下系统时钟每秒会产生500纳秒的误差，远远超越了授时系统要求的100纳秒的限制，也就是说，使用传统的单晶振授时方法，授时接收机在卫星信号中断的情况下最多能保持1分钟。

发明内容

本发明的目的在于解决现有北斗一号卫星晶振授时系统及其方法的不足，提供一种新型的北斗一号卫星多晶振授时系统及其方法，克服传统授时系统及其方法采用单晶振授时，授时准确度差、可靠性不够高和系统误差大等缺点。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：北斗一号卫星多晶振授时系统，它包括至少两个晶体振荡器、至少两个计时器和一个加权平均值计算单元，每个晶体振荡器的频率输出与计时器连接，每个计时器的输出与加权平均值计算单元的一个输入连接，加权平均值计算单元对其接收的输入计时值进行加权平均，达到最终的系统时钟。

北斗一号卫星多晶振授时方法，利用晶体振荡器误差概率分布的特点，使用多个晶体振荡器以减少系统时钟误差，它包括以下步骤：

（1）每路晶体振荡器独立产生基准时钟，该基准时钟送计时器计时；

（2）将各路计时器的计时值输出送至加权平均值计算单元，由加权平均值计算单元计算加权平均值，得到系统时钟，由于每个晶体振荡器的随机频率偏移的方向不一致，部分误差就会被抵消，抵消后的结果更接近真实的时间。

本发明还包括一个计时器微调步骤，计时器微调模块对时间步进进行微调，该步骤对晶体振荡器的固有频偏进行修正。

晶体振荡器的实际频率与标称频率之间有个误差，包含两个来源：

（1）其中大部分来自于制造误差，是固定误差值，通过对单个晶振的中心频率进行测量，可得到这个值。每路计时器根据这个值进行时间步进长度的修正，以达到更精确的计时。

（2）其它部分来自于环境影响以及晶振自身的特性，是随机误差值，所占比例较小。对多路计时器的输出进行加权平均，可抵消一部分随机误差值。

本发明的有益效果是：采用多晶振产生多个基准时钟信号后，分别通过计时器计时并微调，再由加权平均值计算单元进行加权平均计算，由于同一时刻，每个晶体振荡器的随机频率偏移的方向不一致，部分误差就会被抵消，根据概率分布，使用的晶体振荡器数量越多，频率向两个方向偏移的总量就越接近，抵消后所得的加权平均结果越接近真实时间，授时的准确性好、系统误差小。 

附图说明

图1为本发明授时系统结构示意框图；

图2为本发明授时方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：如图1所示，北斗一号卫星多晶振授时系统，它包括四个晶体振荡器、四个计时器和一个加权平均值计算单元，每个晶体振荡器的频率输出与计时器连接，每个计时器的输出与加权平均值计算单元的一个输入连接，加权平均值计算单元对其接收的输入计时值进行加权平均，达到最终的系统时钟。

如图2所示，北斗一号卫星多晶振授时方法，利用晶体振荡器误差概率分布的特点，使用多个晶体振荡器以减少系统时钟误差，它包括以下步骤：

（1）每路晶体振荡器独立产生基准时钟，该基准时钟送计时器计时；

（2）将各路计时器的计时值输出送至加权平均值计算单元，由加权平均值计算单元计算加权平均值，得到系统时钟，由于每个晶体振荡器的随机频率偏移的方向不一致，部分误差就会被抵消，抵消后的结果更接近真实的时间。

它还包括一个计时器微调步骤，计时器微调模块对时间步进进行微调，该步骤对晶体振荡器的固有频偏进行修正。