[发明专利]用于提供高精度大步长时间同步信号的GPS授时装置

说明书

技术领域

本发明涉及GPS授时技术，尤其是涉及一种用于提供高精度大步长时间同步信号的GPS授时装置。

背景技术

GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称，GPS授时由于具有精度高，稳定性好，覆盖范围广等优点已广泛应用于导航、大地测量、时间同步、电力等领域，其基本原理是利用GPS卫星及地面控制系统所具备的高精度原子钟向用户提供高精度的时信息，能够达到us级时间精度。但一般的GPS接收机仅能提供步长为1Hz的标准时间同步信号，不能满足用户对高精度的大步长(>1Hz)的时间同步信号的需求。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供了一种提高GPS授时精度的装置。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于提供高精度大步长时间同步信号的GPS授时装置，包括一个石英晶体振荡器，一个GPS接收芯片，以及一个数字信号处理器；

所述石英晶体振荡器输出10MHz的参考频率到数字信号处理器，

所述GPS接收芯片输出1Hz的标准时间同步信号到数字信号处理器，

所述数字信号处理器包括一个分频器，一个频率校准电路，一个时差校准电路，两个倍频器电路，两个倍频器电路，两个倍频器电路分别记为倍频器1、倍频器2；

所述分频器接收石英晶体振荡器提供的10MHz参考频率，经过频率分频，输出1Hz时间同步信号给频率校准电路，在卫星失锁状态，将1Hz时间同步信号作为时差校准电路的输入信号；

所述频率校准电路同时接收石英晶体振荡器提供的10MHz参考频率和GPS接收芯片提供的标准1Hz时间同步信号以及由分频器电路提供的1Hz时间同步信号，经过频率校准，输出石英晶体振荡器的10MHz校准频率f_{x_jz}给倍频器1和2；

所述时差校准电路，在卫星失锁状态，接收分频器电路提供的1Hz时间同步信号，在时差校准后，输出1Hz时间同步信号的校准值1Hz_jz给倍频器1；

所述倍频器1，在卫星锁定状态屏蔽，在卫星失锁状态同时接收频率校准电路提供的石英晶体振荡器的10MHz校准频率f_{x_jx}和时差校准电路提供的1Hz时间同步信号的校准值1Hz_jz，输出大步长的时间同步信号；

所述倍频器2，在卫星失锁状态屏蔽，在卫星锁定状态同时接收频率校准电路提供的石英晶体振荡器的10MHz校准频率f_{x_jz}和GPS接收芯片提供的标准1Hz时间同步信号，输出大步长的时间同步信号。

而且，大步长的时间同步信号为10Hz或100Hz。

而且，时间校准电路根据守时时间同步误差值对本地时间进行校准，得到1Hz时间同步信号的校准值1Hz_jz。

因此，本发明具有如下优点：1.设计合理，结构简单且完全实用；2.采用该电路装置能提高GPS授时的精度。

附图说明

图1是本发明实施例中的GPS授时装置的原理框图；

图2是本发明实施例中的数字信号处理器的电路原理图；

图3是本发明实施例中的石英晶体振荡器的频率日波动特性示意图；

图4是本发明实施例中的石英晶体振荡器的频率准确度A，频率老化率D对守时时间同步误差的影响示意图；

图5是本发明实施例中的石英晶体振荡器的频率稳定度f₁(t)对守时时间同步误差的影响示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明技术方案作进一步详细的描述。

参见图1，实施例所提供一种高精度的GPS授时装置，包括一个石英晶体振荡器，一个GPS接收芯片，以及一个数字信号处理器；石英晶体振荡器和GPS接收芯片分别接入数字信号处理器，所述石英晶体振荡器为数字信号处理器提供10MHz的参考频率，所述GPS接收芯片为数字信号处理器提供1Hz的标准时间同步信号。本发明中的数字信号处理器接收石英晶体振荡器提供的10MHz参考频率，以及GPS接收芯片提供的标准1Hz时间同步信号，输出高精度、大步长的时间同步信号。具体实施时，石英晶体振荡器、GPS接收芯片和数字信号处理器可采用市场上出售的电子器件，例如GPS接收芯片为摩托罗拉M 12T–OEM板，石英晶体振荡器采用型号为EMXO-380-385的芯片，数字信号处理器采用的型号为Xilinx-SpartanIIE的器件。