[发明专利]北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备和软件设计方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星授时技术领域，具体涉及一种采用北斗和GPS双模切换技术实现时间同步的设备以及其内部处理器的软件设计方法。

背景技术

时间同步设备是向测控系统提供基准时间信息与频率信息的设备，只有测控系统之间实现了时间同步才可进行其他一切活动。其技术的核心是授时同步和时间码的传递，随着众多授时方式的出现并快速发展，时间同步技术也终将不断地前进。

时间码的传递则主要是对IRIG-B码进行设计与运用，格式标准定制于美国靶场司令委员会下属的靶场仪器组(Inter-Range Instrumentation Group，IRIG)。作为一种重要的用于时间同步的串行时间码，IRIG-B码分为直流码(DC码)和交流码(AC码)两种格式，被广泛的运用于靶场测控中心、军队指挥中心及电力系统等。

国内对于时间同步设备的研制经历了一个由国外引进到国内生产的过程。早在二十世纪50年代，因为武器的实验需要我国从苏联购买了第一套时间同步设备，后来为了满足各种实验的需求国内也相继开发出了众多类型的终端，但由于没有一个统一的标准一度出现了设备品种繁多、参数不同、体积庞大及设计原理复杂的局面，1984年我国研制出了以IRIG-B码为格式码的时间编码钟，因其同步精度、频率及可靠性等各项指标都达到要求而在1986年将IRIG-B码作为同步设备的首选码。虽其后的一段时间内因为厂商对于技术标准掌握的不纯熟而使得产品存在部分问题，但后来国家颁布的同步标准使这一情况得到了改善。从90年代到现在的二十几年里，中科院国家授时中心也相继发布了基于IRIG-B码的时间同步装置，但在功能的实现上都较为单一，诸如基于GPS实现直流码或者交流码的产生等。虽然这些产品也为业内提供了很好的标准，但是考虑到部分条件的限制，只有将GPS和我国自主研发的北斗组合起来进行双模授时才可更好地实现时间的同步。

目前现有的时间同步设备一般都是采用单一的授时方式，对于时间同步码也只是单一的编码或者解码并且对于实时时间信息没有一个显示功能。随着科学技术的发展，对于还停留在国家标准层面的时间同步码编码解码精度已经慢慢不能满足需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备和软件设计方法，该北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备和软件设计方法克服了上述诸如时间同步的授时方式及功能实现单一、时间精度不高等技术上的缺陷，满足了通过软件智能切换的多种卫星授时方式、高精度时间同步码编码输出、时间同步码输入解码以及实时时间信息显示与模式切换功能于一体的要求。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种北斗和GPS双模授时嵌入式时间同步设备，包括可编程逻辑器件以及分别与所述可编程逻辑器件连接的北斗接收机、GPS接收机和嵌入式微控制器，还设有分别与所述可编程逻辑器件连接的外部硬件电路集成串口、IRIG-B(DC)码输入隔离模块、IRIG-B(DC)码差分输出模块、IRIG-B(AC)码硬件输出模块以及IRIG-B(AC)码输入解码模块，其中，所述可编程逻辑器件采用EP2C8T144C8N，所述嵌入式微控制器采用STM32F103RBT6，所述嵌入式微控制器具有按键输入接口和液晶显示输出接口，所述按键输入接口连接嵌入式按键，所述液晶显示输出接口连接嵌入式液晶显示器，上位机与所述外部硬件电路集成串口连接。

进一步地说，IRIG-B(AC)码硬件输出模块包括依次连接的DA转换芯片、低通滤波器、运算放大器和变压器。

进一步地说，IRIG-B(AC)码输入解码模块具有依次连接的隔离变压器、绝对值放大电路、过零比较电路。

进一步地说，IRIG-B(DC)码输入隔离模块具有隔离芯片和隔离电源。

进一步地说，所述可编程逻辑器件通过IO口与所述北斗接收机和所述GPS接收机连接。

进一步地说，所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(AC)码硬件输出模块通过IO口连接。

进一步地说，所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(AC)码输入解码模块之间预留有进行脉冲信号传输的IO口。

进一步地说，所述可编程逻辑器件与所述IRIG-B(DC)码输入隔离模块通过IO口连接。