[发明专利]一种便携式自校准授时装置及授时方法

摘要

一种便携式高精度授时装置及授时方法包括一种授时终端系统(简称系统)和一种授时终端自校准方法(简称方法)；系统包括控制与信号处理模块、频率源模块、人机交互模块、电源模块、接口模块；方法包括：1)将授时终端系统A与待授时设备B的接口模块互连；2)授时终端系统A与待授时设备B作为Master和Slave终端，各输出T个秒脉冲；3)待授时设备B修正脉冲沿；4)待授时设备B基于本地时钟计算与授时终端系统A计数T秒的时间差；5)重复4)M次并对M次频率差取平均，再进行频率偏差补偿。本发明具有结构简单、成本低、界面友好、升级方便、不依赖外界频率源且授时精度高等优点，校准后的设备授时信号日稳定度＜±1ppb。

主权项

1.一种授时终端系统，其特征在于：包括控制与信号处理模块、频率源模块、人机交互模块、电源模块、接口模块；其中，控制与信号处理模块又主要由FPGA、单片机MCU、纽扣电池及外围控制电路构成；频率源模块由一块高稳定度的恒温晶振、屏蔽盒结构及晶振外部电路构成；其中，恒温晶振的日稳定度优于±1ppb；相比于温补晶振，恒温晶振不需要进行温度补偿，更适宜在高精度要求的情况下使用；人机交互模块由输入设备和输出设备组成；电源模块主要由充电电池、充电电路、电平转换电路及稳压电路组成；电源模块中的充电电池为可充电锂离子电池，为其他模块提供电能；接口模块包括与被授时设备接口以及授时装置间训练接口；在低成本条件下，人机交互模块中的输入设备为按键、输出设备为LED指示灯；使用者通过按下不同按键实现不同功能的选择，LED指示灯显示授时装置的实时状态；所述的授时装置的实时状态包括授时模式、训练模式、训练模式下的Master/Slave终端；在高成本条件下，输入设备和输出设备均为触控液晶屏；所述的一种授时终端系统中各个组成模块的功能如下：控制与信号处理模块以频率源模块提供的高稳定度时钟作为参考，产生高精度的授时脉冲信号；与此同时，控制与信号处理模块处理人机交互模块提供的各种控制指令，实现授时与校准为主的功能；FPGA的功能主要是处理授时脉冲信号，校准信号和外部设备或人机交互模块输入的授时命令，单片机的功能主要是管理电源模块和产生全局时间信号；频率源模块稳定度依被授时设备的授时精度要求及晶振稳定度而定；人机交互模块的功能是实现使用者与授时终端系统之间的交互；输入设备的功能是接收用户输入的控制命令并传输给授时终端系统中的控制与信号处理模块控制相应模块实现相应的功能；输出设备的功能是显示授时终端的自身状态；接口模块的功能是实现与被授时设备接口兼容以及与被授时设备的电气特性和数据链路层通信协议物理匹配，将控制与信号处理模块输出的授时脉冲信号发送给被授时设备，并接收被授时设备的各种控制命令；授时装置间训练接口的功能是用于两台授时设备之间的通信，并实现自校准功能；电源模块的功能是为工作过程中的一种授时终端系统的各模块供电，供电模式有：直流电源供电和电池供电两种；充电电路的功能是对充电电池进行充电；电平转换电路的功能是将充电电池输出的固定电平转换成各个模块所需要的电平；稳压电路的功能是减小电源纹波；纽扣电池的功能是为单片机MCU内部的实时时钟系统供电，使得一种授时终端系统在电源模块关闭之后，仍能保持记录系统的绝对时间信息，此绝对时间信息包括年、月、日、时、分以及秒；在收到被授时设备发送的绝对时间请求信号时，可以提供绝对时间授时服务；所述的一种授时终端系统内部各组成部分的连接关系为：控制与信号处理模块的FPGA和单片机MCU相连，具体通过PCB电路板上的信号连接线相连；频率源模块和控制与信号处理模块相连；人机交互模块和控制与信号处理模块相连；控制与信号处理模块与接口模块相连；电源模块分别和控制与信号处理模块、人机交互模块、接口模块以及频率源模块相连；一种授时终端系统与被授时设备相连；接口模块与被授时设备或另一台授时终端系统相连；纽扣电池与控制与处理模块的单片机MCU相连。