[发明专利]用于导航系统的高精度多路授时模块及获得无积累误差的授时系统信号的方法

权利要求书

1.用于导航系统的高精度多路授时模块，其特征在于，它包括滤波电路(1)、FPGA控制电路(2)、DA转换器(3)、恒温晶振(4)、50M晶振(5)、FPGA配置模块(6)、输出扩展模块(7)、n个单路反相器闸(8)、n个光电耦合器(9)、n个三态输出单路总线缓冲器(10)；其中n为大于3的整数；

滤波电路(1)的信号输入端连接全球卫星导航系统的TTL电平秒脉冲信号输出端，滤波电路(1)的滤波后信号输出端连接FPGA控制电路(2)的捕捉信号输入端，FPGA控制电路(2)的压控信号输出端连接DA转换器(3)的压控信号输入端，DA转换器(3)的压控信号输出端连接恒温晶振(4)的压控信号输入端，恒温晶振(4)的信号输出端连接FPGA控制电路(2)的频率信号输入端，输出扩展模块(7)的分频信号输入端连接FPGA控制电路(2)的分频信号输出端，输出扩展模块(7)包括n路扩展时钟信号输出端，输出扩展模块(7)的每路时钟信号输出端均连接一个单路反相器闸(8)的信号输入端，n个单路反相器闸(8)的信号输出端分别连接n个光电耦合器(9)的信号输入端，n个光电耦合器(9)的信号输出端分别连接n个三态输出单路总线缓冲器(10)的信号输入端，n个三态输出单路总线缓冲器(10)输出n路TTL电平时钟信号，50M晶振(5)的时钟信号输出端连接FPGA控制电路(2)的起振信号输入端，FPGA配置模块(6)的配置文件信号输入输出端连接FPGA控制电路(2)的配置文件信号输入输出端。

2.根据权利要求1所述的用于导航系统的高精度多路授时模块，其特征在于，FPGA控制电路(2)包括信号捕获电路(2-1)、相位差计算电路(2-2)、PID控制电路(2-3)、10⁷分频电路(2-4)和数字锁相环电路(2-5)；

信号捕获电路(2-1)的信号输入端为FPGA控制电路(2)的捕捉信号输入端，信号捕获电路(2-1)的信号输出端连接相位差计算电路(2-2)的信号输入端，相位差计算电路(2-2)的相位差信号输出端连接PID控制电路(2-3)的相位差信号输入端，PID控制电路(2-3)的压控信号输出端为FPGA控制电路(2)的压控信号输出端，10⁷分频电路(2-4)的信号输入端为FPGA控制电路(2)的频率信号输入端，10⁷分频电路(2-4)的分频信号输出端同时连接相位差计算电路(2-2)的分频信号输入端、信号捕获电路(2-1)的分频信号输入端和输出扩展模块(7)的分频信号输入端，数字锁相环电路(2-5)的信号输入端连接50M晶振(5)的时钟信号输出端，数字锁相环电路(2-5)的时钟信号输出端同时连接信号捕获电路(2-1)的时钟信号输入端、相位差计算电路(2-2)的时钟信号输入端、PID控制电路(2-3)的时钟信号输入端和10⁷分频电路(2-4)的时钟信号输入端，信号捕获电路(2-1)的配置文件信号输入输出端、相位差计算电路(2-2)的配置文件信号输入输出端、PID控制电路(2-3)的配置文件信号输入输出端、10⁷分频电路(2-4)的配置文件信号输入输出端和数字锁相环电路(2-5)的配置文件信号输入输出端均连接FPGA配置模块(6)的配置文件信号输入输出端。

3.根据权利要求1所述的用于导航系统的高精度多路授时模块，其特征在于，FPGA控制电路(2)采用XC4VFX12SFG363型FPGA芯片实现。

4.根据权利要求1所述的用于导航系统的高精度多路授时模块，其特征在于，n个三态输出单路总线缓冲器(10)采用型号为SN74AHCT1G125的总线缓冲器。

5.根据权利要求1所述的用于导航系统的高精度多路授时模块，其特征在于，n个光电耦合器(9)均采用型号为HCPL-0601的光电耦合器。

6.根据权利要求1所述的用于导航系统的高精度多路授时模块，其特征在于，DA转换器(3)采用型号为DAC1220的DA转换器。

7.根据权利要求1所述的用于导航系统的高精度多路授时模块，其特征在于，恒温晶振(4)采用型号为OCXO,10M恒温晶振。

8.采用权利要求2所述的用于导航系统的高精度多路授时模块获得无积累误差的授时系统信号的方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

步骤一：相位差计算电路(2-2)对从信号捕获电路(2-1)获得秒脉冲信号和经过10⁷分频电路(2-4)分频后的恒温晶振(4)输出的信号进行相位差信号计算，并将计算后的相位差信号发送至PID控制电路(2-3)；

步骤二：PID控制电路(2-3)根据接收到的相位差信号利用PID算法计算得出对恒温晶振的微调控制数字量，并将此控制量传输至DA转换器(3)的压控信号输入端；

步骤三：DA转换器(3)将接收到的对恒温晶振的微调控制数字量转换为对恒温晶振(4)的控制模拟量，并将控制模拟量传输至恒温晶振(4)的压控信号输入端；

步骤四：恒温晶振(4)接收到压控信号后对输出信号频率进行调整，并将经过调整的脉冲信号进行10⁷分频后传输给相位差计算电路(2-2)的分频信号输入端；实现相位差计算电路(2-2)对恒温晶振(4)输出的时钟信号进行实时调整，经三态输出单路总线缓冲器(10)输出，获得无积累误差的授时系统信号。