[发明专利]基于北斗定位授时和LORA通信的移动母钟及授时方法

权利要求书

1.基于北斗定位授时和LORA通信的移动母钟，其特征在于，包括MCU主控模块，MCU主控模块通过串口分别与LORA模块和FPGA模块连接获得FPGA和LORA所传输数据，LORA模块通过射频接口与LORA天线连接接收和发送MCU模块输出位置和时间数据，FPGA模块同时又与北斗RTD模块和高稳晶振连接，FPGA模块将北斗RTD模块调制解调出的时间信息通过串口传输给MCU模块，同时将RTD模块解调出来的1PPS秒脉冲驯服高稳晶振使高稳晶振输出与北斗RTD模块输出的1PPS秒脉冲相位和频率相同的1PPS秒脉冲，高稳晶振同时也与MCU主控模块连接，当无北斗信号覆盖或者北斗信号被遮挡时，由高稳晶振为MCU模块暂时提供可靠的1PPS信号，北斗RTD模块还与北斗天线连接，获取北斗位置和时间数据，所述MCU模块留有NTP、232和485串口，应用于NTP网络授时和串口授时场景，同时具有1PPS频标输出接口。

2.根据权利要求1所述的基于北斗定位授时和LORA通信的移动母钟，其特征在于，所述MCU主控模块为基于STM32系列中的32位处理器，LORA模块为基于SX1278/1276系列，FPGA模块为XILINX的XC6SLX9系列。

3.基于北斗定位授时和LORA通信的移动母钟的授时方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、采用北斗天线作为信号采集端，采集北斗卫星发射的射频信号；

步骤2、通过北斗RTD模块处理北斗天线接收到的北斗时间和位置射频信号，并对此信号进行调制解调后输出时间和位置信息通过串口通信输出给FPGA模块；

步骤3、FPGA模块将解算出来的时间和位置信息通过串口传输给MCU主控模块，另外FPGA模块通过接收到的北斗RTD模块输出的1PPS秒脉冲对高稳晶振进行驯服，为后续短暂无北斗信号覆盖或者北斗信号被遮挡的情况下，仍可以为MCU提供准确的1PPS秒脉冲信号，FPGA模块将北斗RTD模块调制解调完成的1PPS秒信号通过驯服让温补晶振输出与1PPS幅值和相位相同的频率信号；

步骤4、MCU主控模块将接受到的时间和位置信号通过算法处理将标准时间数据和位置数据打包通过串口传输给LORA模块，MCU主控模块通过检测FPGA是否输出北斗时间和位置信息来控制LORA模块自主切换授时模式；

步骤5、LORA模块将接收到的MCU主控模块精准时间数据传输给需要授时设备，从而达到LORA母钟精准授时的目的。

4.根据权利要求3所述的基于北斗定位授时和LORA通信的移动母钟的授时方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：

MCU主控模块通过对北斗RTD模块的授时精度，FPGA的数据解算时间，LORA数据传输延时特征进行提取和对比，然后对其所要输出的时间信息进行补偿，从而达到精准授时的目的，其中，MCU主控模块对北斗RTD模块授时时模式切换如下：

MCU主控模块检测到FPGA输出北斗时间和位置信息正常时，关闭LORA模块不对外授时；

MCU主控模块检测到FPGA输出北斗时间和位置信息异常时，打开LORA模块，接收其他LORA母钟发送的位置和时间信息。

5.根据权利要求4所述的基于北斗定位授时和LORA通信的移动母钟的授时方法，其特征在于，所述MCU主控模块对北斗RTD模块授时时模式切换分为三种：分别为：所有设备均能接收到北斗卫星信号、部分设备能接收到北斗卫星信号、所有设备均无法接受到北斗信号。

6.根据权利要求5所述的基于北斗定位授时和LORA通信的移动母钟的授时方法，其特征在于，所述所有设备均能接收到北斗卫星信号的授时模式如下：

MCU主控模块判断是否有正常北斗信号时间信号或者位置信号输入，若判断FPGA模块输出的时间信号和位置信号正常时，MCU主控模块通过串口数据控制LORA模块进入低功耗模式，此时LORA模块不主动接收也不主动向外发送北斗时间和位置信息，当需要LORA母钟作为时间源即实现母钟向其他设备授时时，用户可通过复位按键触发MCU主控模块，将LORA模块唤醒实现点对点的授时功能。