卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法
专利名称：卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法
技术领域：
本发明涉及网络时钟的技术，特别是涉及一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法的技术。
背景技术：
在卫星授时系统中都设有GPS卫星信号接收模块，系统通过GPS卫星信号接收模块接收包含有PPS (秒脉冲)信号的GPS卫星授时信息，并根据接收到的GPS卫星授时信息中的PPS(秒脉冲)信号实现系统授时及网络时钟同步。为了在GPS卫星信号接收模块无法正常接收到GPS卫星授时信息中的PPS(秒脉冲)信号时，保障系统授时及网络时钟同步的正常运行，在卫星授时系统中都设有网络时 钟守时模块。现有的网络时钟守时模块主要由石英晶体振荡器(OCXO)和单片机组成，石英晶体振荡器用于输出CLK(时钟)信号给单片机，GPS卫星信号接收模块接收来自卫星的包含有PPS (秒脉冲)信号的授时信息，并实时发送给网络时钟守时模块的单片机，网络时钟守时模块的单片机对卫星信号接收模块输出的PPS信号进行跟踪，如果检测到卫星接收模块输出的PPS信号与卫星同步，则工作在授时模式，反之则工作在守时模式，网络时钟守时模块的单片机工作在授时模式下直接输出来自卫星接收模块的PPS信号，工作在守时模式下根据石英晶体振荡器输出的CLK信号生成本地的PPS信号输出。现有的网络时钟守时模块为了保证本地的PPS信号的精度，都需要采用高精度的石英晶体振荡器，对石英晶体振荡器的指标依赖性很大，守时精度主要由石英晶体振荡器来确定，因此现有网络时钟守时模块的石英晶体振荡器成本都较高，而且即便采用高精度的石英晶体振荡器，其守时精度也较差，每24小时往往要与标准时钟差约20us。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高守时精度的卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，涉及卫星授时系统中的卫星信号接收模块、网络时钟守时模块；所述网络时钟守时模块包括石英晶体振荡器、单片机；卫星信号接收模块接收来自卫星的包含有PPS信号的授时信息，并实时发送给网络时钟守时模块的单片机；网络时钟守时模块的单片机对卫星信号接收模块输出的PPS信号进行跟踪，如果检测到卫星接收模块输出的PPS信号与卫星同步，则工作在跟踪模式，反之则工作在守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，直接输出来自卫星接收模块的PPS信号；
网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK信号，并根据接收到的CLK信号生成本地的PPS信号；
其特征在于
在单片机内预先设定一个单位计时长度，及单位计时长度的标准脉冲量；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机持续接收石英晶体振荡器输出的CLK信号至少一个单位计时长度的时长后，持续采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，直至切换至守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，从开始采集石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲量起，每间隔一个单位计时长度的时长，即计算出一个脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长小于4个单位计时长度的时长，则计算出最后一个单位计时长度内所采集的脉冲量与单位计时长度标准脉冲量之间的差值，并将计算出的差值设定为脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长大于等于4个单位计时长度的时长，则计算出的脉冲偏差量为F= α +β TT = 1η(η+1)
ηηη
η — /=ι/=ι /=ιΡ"ηT-—^γ"
Σ^·
/=1Vv /=1 j
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VYi β XiQ_tf hU
ηηXi = InQ)Yi = Ai-B式中，F为脉冲偏差量，η是指脉冲量采集时长持续了 η个单位计时长度的时间，i是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度，In ()为取对数，Ai是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度所采集到的脉冲量，B为单位计时长度的标准脉冲量；网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量，从生成本地PPS信号起对本地PPS信号的脉冲量进行修正，每次修正持续一个单位计时长度的时长，每次修正结束后即开始下一次修正，每个修正时间段内的脉冲量，均为跟踪模式下得到的脉冲偏差量与单位计时长度的标准脉冲量之和。本发明提供的卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，在跟踪模式时采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，并根据采集的脉冲量计算出石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲偏差量，在守时模式时根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量对本地PPS信号的脉冲量进行修正，因此能提高本地PPS信号的精度，进而提高守时精度，能将每24小时的时间偏移量控制在与标准时钟相差约5us以内。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。本发明实施例所提供的一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，涉及卫星授时系统中的卫星信号接收模块、网络时钟守时模块；所述网络时钟守时模块包括石英晶体振荡器(OCXO)、单片机；卫星信号接收模块接收来自卫星的包含有PPS (秒脉冲)信号的授时信息，并实时发送给网络时钟守时模块的单片机；
网络时钟守时模块的单片机对卫星信号接收模块输出的PPS信号进行跟踪，如果检测到卫星接收模块输出的PPS信号与卫星同步，则工作在跟踪模式，反之则工作在守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，直接输出来自卫星接收模块的PPS信号；网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK(时钟)信号，并根据接收到的CLK信号生成本地的PPS信号；其特征在于在单片机内预先设定一个单位计时长度，及单位计时长度的标准脉冲量；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机持续接收石英晶体振荡器输出的CLK信号至少一个单位计时长度的时长后，持续采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，直至切换至守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，从开始采集石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲量起，每间隔一个单位计时长度的时长，即计算出一个脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长小于4个单位计时长度的时长，则计算出最后一个单位计时长度内所采集的脉冲量与单位计时长度标准脉冲量之间的差值，并将计算出的差值设定为脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长大于等于4个单位计时长度的时长，则计算出的脉冲偏差量为F= α + β TT = 1η(η+1)
ηηη
nΣx^γ^- x^ γ^
α — /=ι/=ι /=ι
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ηηXi = InQ)Yi = Ai-B式中，F为脉冲偏差量，η是指脉冲量采集时长持续了 η个单位计时长度的时间，i是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度，In ()为取对数，Ai是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度所采集到的脉冲量，B为单位计时长度的标准脉冲量；
网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量，从生成本地PPS信号起对本地PPS信号的脉冲量进行修正，每次修正持续一个单位计时长度的时长，每次修正结束后即开始下一次修正，每个修正时间段内的脉冲量，均为跟踪模式下得到的脉冲偏差量与单位计时长度的标准脉冲量之和。
本发明实施例中，在单片机内预先设定的单位计时长度为4096秒，单位计时长度的标准脉冲量为4096X60兆个脉冲。
权利要求
1.一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，涉及卫星授时系统中的卫星信号接收模块、网络时钟守时模块；所述网络时钟守时模块包括石英晶体振荡器、单片机；卫星信号接收模块接收来自卫星的包含有PPS信号的授时信息，并实时发送给网络时钟守时模块的单片机；网络时钟守时模块的单片机对卫星信号接收模块输出的PPS信号进行跟踪，如果检测到卫星接收模块输出的PPS信号与卫星同步，则工作在跟踪模式，反之则工作在守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，直接输出来自卫星接收模块的PPS信号; 网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK信号，并根据接收到的CLK信号生成本地的PPS信号； 其特征在于 在单片机内预先设定一个单位计时长度，及单位计时长度的标准脉冲量； 网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机持续接收石英晶体振荡器输出的CLK信号至少一个单位计时长度的时长后，持续采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，直至切换至守时模式； 网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，从开始采集石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲量起，每间隔一个单位计时长度的时长，即计算出一个脉冲偏差量； 网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长小于4个单位计时长度的时长，则计算出最后一个单位计时长度内所采集的脉冲量与单位计时长度标准脉冲量之间的差值，并将计算出的差值设定为脉冲偏差量； 网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长大于等于4个单位计时长度的时长，则计算出的脉冲偏差量为 F= α +β T T = In (η+1) ηηη nΣx^γ^- x^ γ^ β —— /=1_i=l_/=1 η ηΛ ^/=1Vv /=1 j η 式中，F为脉冲偏差量，η是指脉冲量采集时长持续了 η个单位计时长度的时间，i是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度，In ()为取对数，Ai是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度所采集到的脉冲量，B为单位计时长度的标准脉冲量； 网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量，从生成本地PPS信号起对本地PPS信号的脉冲量进行修正，每次修正持续一个单位计时长度的时长，每次修正结束后即开始下一次修正，每个修正时间段内的脉冲量，均为跟踪模式下得到的脉冲偏差量与单位计时长度 的标准脉冲量之和。
全文摘要
一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，涉及网络时钟技术领域，所解决的是提高守时精度的技术问题。该方法涉及卫星授时系统中的网络时钟守时模块，所述网络时钟守时模块包括石英晶体振荡器、单片机，该方法的特征在于网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机持续采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，并根据采集到的脉冲量计算相对于标准脉冲量的脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量对本地PPS信号的脉冲量进行修正。本发明提供的方法，能将每24小时的时间偏移量控制在与标准时钟相差约5us以内。
文档编号H04J3/06GK102647224SQ20121009087
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者冯培培, 曹海燕, 胡雪娟 申请人:上海鸿晔电子科技有限公司
技术领域：
本发明涉及网络时钟的技术，特别是涉及一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法的技术。
背景技术：
在卫星授时系统中都设有GPS卫星信号接收模块，系统通过GPS卫星信号接收模块接收包含有PPS (秒脉冲)信号的GPS卫星授时信息，并根据接收到的GPS卫星授时信息中的PPS(秒脉冲)信号实现系统授时及网络时钟同步。为了在GPS卫星信号接收模块无法正常接收到GPS卫星授时信息中的PPS(秒脉冲)信号时，保障系统授时及网络时钟同步的正常运行，在卫星授时系统中都设有网络时 钟守时模块。现有的网络时钟守时模块主要由石英晶体振荡器(OCXO)和单片机组成，石英晶体振荡器用于输出CLK(时钟)信号给单片机，GPS卫星信号接收模块接收来自卫星的包含有PPS (秒脉冲)信号的授时信息，并实时发送给网络时钟守时模块的单片机，网络时钟守时模块的单片机对卫星信号接收模块输出的PPS信号进行跟踪，如果检测到卫星接收模块输出的PPS信号与卫星同步，则工作在授时模式，反之则工作在守时模式，网络时钟守时模块的单片机工作在授时模式下直接输出来自卫星接收模块的PPS信号，工作在守时模式下根据石英晶体振荡器输出的CLK信号生成本地的PPS信号输出。现有的网络时钟守时模块为了保证本地的PPS信号的精度，都需要采用高精度的石英晶体振荡器，对石英晶体振荡器的指标依赖性很大，守时精度主要由石英晶体振荡器来确定，因此现有网络时钟守时模块的石英晶体振荡器成本都较高，而且即便采用高精度的石英晶体振荡器，其守时精度也较差，每24小时往往要与标准时钟差约20us。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能提高守时精度的卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，涉及卫星授时系统中的卫星信号接收模块、网络时钟守时模块；所述网络时钟守时模块包括石英晶体振荡器、单片机；卫星信号接收模块接收来自卫星的包含有PPS信号的授时信息，并实时发送给网络时钟守时模块的单片机；网络时钟守时模块的单片机对卫星信号接收模块输出的PPS信号进行跟踪，如果检测到卫星接收模块输出的PPS信号与卫星同步，则工作在跟踪模式，反之则工作在守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，直接输出来自卫星接收模块的PPS信号；
网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK信号，并根据接收到的CLK信号生成本地的PPS信号；
其特征在于
在单片机内预先设定一个单位计时长度，及单位计时长度的标准脉冲量；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机持续接收石英晶体振荡器输出的CLK信号至少一个单位计时长度的时长后，持续采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，直至切换至守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，从开始采集石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲量起，每间隔一个单位计时长度的时长，即计算出一个脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长小于4个单位计时长度的时长，则计算出最后一个单位计时长度内所采集的脉冲量与单位计时长度标准脉冲量之间的差值，并将计算出的差值设定为脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长大于等于4个单位计时长度的时长，则计算出的脉冲偏差量为F= α +β TT = 1η(η+1)
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ηηXi = InQ)Yi = Ai-B式中，F为脉冲偏差量，η是指脉冲量采集时长持续了 η个单位计时长度的时间，i是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度，In ()为取对数，Ai是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度所采集到的脉冲量，B为单位计时长度的标准脉冲量；网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量，从生成本地PPS信号起对本地PPS信号的脉冲量进行修正，每次修正持续一个单位计时长度的时长，每次修正结束后即开始下一次修正，每个修正时间段内的脉冲量，均为跟踪模式下得到的脉冲偏差量与单位计时长度的标准脉冲量之和。本发明提供的卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，在跟踪模式时采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，并根据采集的脉冲量计算出石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲偏差量，在守时模式时根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量对本地PPS信号的脉冲量进行修正，因此能提高本地PPS信号的精度，进而提高守时精度，能将每24小时的时间偏移量控制在与标准时钟相差约5us以内。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。本发明实施例所提供的一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，涉及卫星授时系统中的卫星信号接收模块、网络时钟守时模块；所述网络时钟守时模块包括石英晶体振荡器(OCXO)、单片机；卫星信号接收模块接收来自卫星的包含有PPS (秒脉冲)信号的授时信息，并实时发送给网络时钟守时模块的单片机；
网络时钟守时模块的单片机对卫星信号接收模块输出的PPS信号进行跟踪，如果检测到卫星接收模块输出的PPS信号与卫星同步，则工作在跟踪模式，反之则工作在守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，直接输出来自卫星接收模块的PPS信号；网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK(时钟)信号，并根据接收到的CLK信号生成本地的PPS信号；其特征在于在单片机内预先设定一个单位计时长度，及单位计时长度的标准脉冲量；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机持续接收石英晶体振荡器输出的CLK信号至少一个单位计时长度的时长后，持续采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，直至切换至守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，从开始采集石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲量起，每间隔一个单位计时长度的时长，即计算出一个脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长小于4个单位计时长度的时长，则计算出最后一个单位计时长度内所采集的脉冲量与单位计时长度标准脉冲量之间的差值，并将计算出的差值设定为脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长大于等于4个单位计时长度的时长，则计算出的脉冲偏差量为F= α + β TT = 1η(η+1)
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ηηXi = InQ)Yi = Ai-B式中，F为脉冲偏差量，η是指脉冲量采集时长持续了 η个单位计时长度的时间，i是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度，In ()为取对数，Ai是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度所采集到的脉冲量，B为单位计时长度的标准脉冲量；
网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量，从生成本地PPS信号起对本地PPS信号的脉冲量进行修正，每次修正持续一个单位计时长度的时长，每次修正结束后即开始下一次修正，每个修正时间段内的脉冲量，均为跟踪模式下得到的脉冲偏差量与单位计时长度的标准脉冲量之和。
本发明实施例中，在单片机内预先设定的单位计时长度为4096秒，单位计时长度的标准脉冲量为4096X60兆个脉冲。
权利要求
1.一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，涉及卫星授时系统中的卫星信号接收模块、网络时钟守时模块；所述网络时钟守时模块包括石英晶体振荡器、单片机；卫星信号接收模块接收来自卫星的包含有PPS信号的授时信息，并实时发送给网络时钟守时模块的单片机；网络时钟守时模块的单片机对卫星信号接收模块输出的PPS信号进行跟踪，如果检测到卫星接收模块输出的PPS信号与卫星同步，则工作在跟踪模式，反之则工作在守时模式；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，直接输出来自卫星接收模块的PPS信号; 网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK信号，并根据接收到的CLK信号生成本地的PPS信号； 其特征在于 在单片机内预先设定一个单位计时长度，及单位计时长度的标准脉冲量； 网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机持续接收石英晶体振荡器输出的CLK信号至少一个单位计时长度的时长后，持续采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，直至切换至守时模式； 网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，从开始采集石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲量起，每间隔一个单位计时长度的时长，即计算出一个脉冲偏差量； 网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长小于4个单位计时长度的时长，则计算出最后一个单位计时长度内所采集的脉冲量与单位计时长度标准脉冲量之间的差值，并将计算出的差值设定为脉冲偏差量； 网络时钟守时模块的单片机计算脉冲偏差量时，如果脉冲量采集时长大于等于4个单位计时长度的时长，则计算出的脉冲偏差量为 F= α +β T T = In (η+1) ηηη nΣx^γ^- x^ γ^ β —— /=1_i=l_/=1 η ηΛ ^/=1Vv /=1 j η 式中，F为脉冲偏差量，η是指脉冲量采集时长持续了 η个单位计时长度的时间，i是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度，In ()为取对数，Ai是从开始采集脉冲量起的第i个单位计时长度所采集到的脉冲量，B为单位计时长度的标准脉冲量； 网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量，从生成本地PPS信号起对本地PPS信号的脉冲量进行修正，每次修正持续一个单位计时长度的时长，每次修正结束后即开始下一次修正，每个修正时间段内的脉冲量，均为跟踪模式下得到的脉冲偏差量与单位计时长度 的标准脉冲量之和。
全文摘要
一种卫星授时系统的网络时钟守时模块高阶调整方法，涉及网络时钟技术领域，所解决的是提高守时精度的技术问题。该方法涉及卫星授时系统中的网络时钟守时模块，所述网络时钟守时模块包括石英晶体振荡器、单片机，该方法的特征在于网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机持续采集石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲量，并根据采集到的脉冲量计算相对于标准脉冲量的脉冲偏差量；网络时钟守时模块的单片机工作在守时模式时，根据跟踪模式下得到的脉冲偏差量对本地PPS信号的脉冲量进行修正。本发明提供的方法，能将每24小时的时间偏移量控制在与标准时钟相差约5us以内。
文档编号H04J3/06GK102647224SQ20121009087
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者冯培培, 曹海燕, 胡雪娟 申请人:上海鸿晔电子科技有限公司
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