[发明专利]一种基于时延控制的自主守时系统及方法

权利要求书

1.一种基于时延控制的自主守时系统，其特征在于，包括：卫星信号接收模块、原子钟和FPGA；

所述卫星信号接收模块用于接收卫星发送的时间标识信号和1PPS信号，并将时间标识信号和1PPS信号转递给FPGA；

所述原子钟用于生成本地1PPS信号并发送给FPGA；

所述FPGA分别与原子钟和卫星信号接收模块连接，其上运行有基于时延控制的自主守时片上子系统；

所述基于时延控制的自主守时片上子系统用于根据卫星发送的1PPS信号补偿和校正本地1PPS信号，并调整时间标志信号，得到1PPS同步输出信号和事件标识同步输出信号；其包括：时间间隔测量模块、时间延迟补偿模块、时延控制模块和时间调整模块。

2.根据权利要求1所述的基于时延控制的自主守时系统，其特征在于，所述时间间隔测量模块用于在时间T内测量卫星发送的1PPS信号与本地1PPS信号之间的相位差，得到相位差数据；并在时延控制模块完成相位差数据拟合之后，再次测量卫星发送的1PPS信号与本地1PPS信号之间的相位差，作为初始相位差值。

3.根据权利要求2所述的基于时延控制的自主守时系统，其特征在于，所述时延控制模块用于采用分段最小二乘法，对相位差数据进行拟合，得到时延补偿参量。

4.根据权利要求3所述的基于时延控制的自主守时系统，其特征在于，所述时间延迟补偿模块用于根据时延补偿参量对本地1PPS信号进行相位补偿，校正得到1PPS同步输出信号；

所述时间调整模块用于在时间间隔测量模块再次测量卫星发送的1PPS信号与本地1PPS信号之间的相位差，作为初始相位差值之时，捕获和记录卫星发送的时间标识信号，并等待1PPS同步输出信号的产生首个上升沿时，输出时间标识同步输出信号。

5.根据权利要求1所述的基于时延控制的自主守时系统，其特征在于，所述卫星信号接收模块为GPS/北斗接收模块。

6.一种基于时延控制的自主守时方法，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述的基于时延控制的自主守时系统，包括以下步骤：

S1、通过卫星信号接收模块接收卫星发送的时间标识信号和1PPS信号，并将时间标识信号和1PPS信号转递给FPGA；

S2、通过原子钟生成本地1PPS信号并发送给FPGA；

S3、通过FPGA运行基于时延控制的自主守时片上子系统，根据卫星发送的1PPS信号补偿和校正本地1PPS信号，并调整时间标志信号，得到1PPS同步输出信号和事件标识同步输出信号。

7.根据权利要求6所述的基于时延控制的自主守时方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤：

S31、通过时间间隔测量模块在时间T内测量卫星发送的1PPS信号与本地1PPS信号之间的相位差，得到相位差数据t为测量时间，取值为闭区间[0,T]内的实数；

S32、通过时延控制模块，采用分段最小二乘法，对相位差数据进行拟合，得到时延补偿参量k＝[k₁,k₂,…,k_N]，其中，k₁至k_N为时延补偿参量k的第1至第N分量，N为分段最小二乘法的段数；

S33、通过时间间隔测量模块再次测量卫星发送的1PPS信号与本地1PPS信号之间的相位差，作为初始相位差值；并通过时间调整模块对卫星发送的时间标识信号进行捕获和记录；

S34、通过时间延迟补偿模块，根据初始相位差值和时延补偿参量，对本地1PPS信号进行相位补偿，校正得到1PPS同步输出信号；

S35、通过时间调整模块在捕获和记录卫星发送的时间标识信号之后，当1PPS同步输出信号的产生首个上升沿时，输出时间标识同步输出信号。