[发明专利]一种固定点位置高可靠的卫星定时方法

说明书

技术领域

本发明介绍了一种固定点位置高可靠的卫星定时方法，该方法可接收卫星信号实现定时，可应用于广域分布式网络的同步，如电网、3G数字通信网，通过接收导航卫星信号，实现覆盖广泛区域的分布式网络的时间同步。

背景技术

卫星定时由于具有覆盖范围广、定时精度高等优点获得广泛应用。卫星定时的时间基准来自卫星，由于卫星为长期运行的航天器，其运行需要地面监控站监控。卫星长时间运行时，会慢慢偏离轨道，因此需要定期调轨。卫星调轨期间，其运行轨迹不按预定动力学模型运行，其轨迹偏离较大。在定时应用中，需要知道精确的卫星位置便于计算卫星信号的传输时延，因此位置的偏离将会造成较大的定时误差。而位置的偏离是无法在卫星下行电文中进行预报，因此用户完全无法知道此时的卫星状态，无法知道此时输出的时间是否满足精度需求。如果输出时间偏离较大而又无法得知，就会给需要同步的系统带来危害，严重时会造成系统崩溃。如曾发生过GPS卫星故障导致采用GPS卫星定时的CDMA网络发生故障，造成一定范围内CDMA手机用户无法通话的情况。

卫星定时装置一般有两种定时方式，一种为定位定时，适于动态用户，一般需要接收到4颗以上的卫星才能定位定时；另一种为固定点位置定时，也称位置保持模式，适于静态用户，接收到一颗卫星即可定时。在固定点位置定时模式下，如果接收到一颗故障卫星，则就可能造成具有较大偏离的时间输出，危害到网络系统的安全。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种固定点位置高可靠的卫星定时方法，该方法的装置包括射频处理部分、数字信号处理部分和时延补偿部分，其中：FPGA和DSP芯片采用EMIF接口连接，实现数据交换；射频模块的输出送给AD采样芯片，经AD采样芯片AD采样芯片转换为数字信号后送入FPGA；配置芯片与FPGA相连，存储FPGA程序；非易失性存储器与FPGA相连，存储DSP程序；上电启动时FPGA从非易失性存储器读取数据，通过EMIF接口为DSP加载程序；本地振荡器的输出连接射频模块、FPGA和DSP；线性电源模块将输入电源转换为FPGA和DSP需要的各种电压。

该方法具体为：定时模块通过捕获时标来获得确定时间，首先，在FPGA中定义一个多组的寄存器，译码校验之后的数据每进来一个就让寄存器移位，并与巴克码进行异或比较，判断如果寄存器中的值与巴克码完全相同或者相反，则拉高状态位，其余情况将其拉低；通过判断状态位的高低情况，表达FPGA是否搜索到数据中的巴克码；在FPGA中正常搜索到巴克码后，状态位的输出将呈现为一脉冲波形，上升沿与巴克码最后一位齐；利用该脉冲结合电文中计算出的分帧号，选取整秒处的分帧号为参考，可以从本地恢复出秒脉冲信号，即时标；在获取时标后，定时模块通过卫星导航电文，可计算出信号传递总时延，对该卫星的时标进行补偿，可得到该卫星的标准时间。

射频处理部分将射频信号下变频至中频，数字信号处理部分将中频信号AD采样后进行捕获跟踪得到捕获时标并解调出电文，时延补偿部分根据电文解算出传输延时，根据捕获时标对时延进行补偿，得到标准时间输出。

本发明提出同时捕获多颗卫星信号，得到多星的标准时间输出。结合本地频率基准，对时间的正确性进行判别。本发明提出数控振荡器技术，使得时间的判别转变为数字的判别，易于在数字电路实现。

该发明的优点在于利用数控振荡器，结合多颗卫星和本地频率基准的时间，可以在有若干卫星故障下仍可输出正确时间，有效提高了接收机的容错性能，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为巴克码搜索流程图，

图2为输出时间选择图，

图3为信号处理流程图，

图4为定时装置结构图。

具体实施方式

卫星的导航电文包括星历、时间及卫星状态等信息。导航电文一般被扩频码调制，再调制至射频频点，经卫星天线发射。按照卫星电文的编码格式，电文的帧标志指示本帧开始，由巴格码组成，巴克码最后一位‘1’后沿所对应的脉冲为该帧参考时标。