一種具有數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的gps同步裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開一種具備較高刷新率數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步裝置，特別適用于水下航行體跟蹤測量活動(dòng)。屬于水下聲學(xué)定位跟蹤測量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在水下聲學(xué)定位跟蹤測量技術(shù)領(lǐng)域，多采用GPS同步鐘為外測同步式水聲跟蹤測量系統(tǒng)提供觸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)水聲時(shí)差解算，完成水下目標(biāo)的跟蹤與測量。雖然GPS都具有數(shù)字授時(shí)功能和IPPS(秒脈沖)授時(shí)信號(hào)，但衛(wèi)星信號(hào)一旦失鎖，GPS將出現(xiàn)時(shí)鐘漂移，不能長時(shí)間保持穩(wěn)定工作，以致水聲時(shí)差解算誤差變大，影響同步式水聲跟蹤測量精度，從而造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)無效及較大經(jīng)濟(jì)損失。目前數(shù)字化信息水聲跟蹤測量系統(tǒng)中外測系統(tǒng)主處理機(jī)都是使用系統(tǒng)時(shí)間作為數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)，系統(tǒng)時(shí)標(biāo)會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，在事后數(shù)據(jù)處理，包括與內(nèi)測或其他外測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，無法找到同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)，GPS同步鐘雖然具有時(shí)鐘保持功能，但不具備較高刷新率數(shù)字授時(shí)功能，不能滿足數(shù)字化信息水聲跟蹤測量測量系統(tǒng)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為滿足信息化水聲測量跟蹤系統(tǒng)的需求，本申請?jiān)O(shè)計(jì)了一種具備較高刷新率數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步方法。
[0004]本實(shí)用新型是通過下結(jié)構(gòu)完成的:一種具有數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步裝置，包括用于采集聲源的聲源系統(tǒng)、用于進(jìn)行信號(hào)處理的信號(hào)處理系統(tǒng)、用于收發(fā)GPS信號(hào)的GPS同步設(shè)備和用于對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行信息化跟蹤測量的信息化跟蹤測量系統(tǒng)，其特征在于:所述GPS同步設(shè)備(3)設(shè)置有3個(gè)端口，一個(gè)端口連接聲源系統(tǒng)(I)和信號(hào)處理系統(tǒng)(2 )，其余兩個(gè)端口均連接信息化跟蹤測量系統(tǒng)(4 )。
[0005]所述GPS同步設(shè)備(3)可分別由GPS接收芯片、GPS接收設(shè)備和北斗設(shè)備構(gòu)成。
[0006]所述GPS同步設(shè)備(3)中的可編程邏輯器件用CPLD芯片和FPGA芯片分別構(gòu)成。
[0007]所述GPS同步設(shè)備(3)中的GPS接收模塊連接可編程邏輯器件，可編程邏輯器件設(shè)有三個(gè)端口，第一個(gè)與晶體振蕩器相連接，第二個(gè)端口中的一個(gè)通過RS485、TTL、CMOS連接同步器，第三個(gè)端口與MCU連接；所述MCU —端通過RS422連接授時(shí)，另一端與GPS接收模塊連接。
[0008]所述GPS同步設(shè)備(3)中的GPS接收模塊與MCU采用為可雙向傳輸數(shù)據(jù)連接形式；所述MCU與授時(shí)之間采用可雙向傳輸數(shù)據(jù)連接形式；所述MCU與可編程邏輯器件采用可雙向傳輸數(shù)據(jù)連接形式。
[0009]工作原理:GPS同步設(shè)備3內(nèi)置的GPS接收芯片接收衛(wèi)星信號(hào)，輸出GPS數(shù)據(jù)和IPPS信號(hào)；可編程邏輯器件完成IPPS信號(hào)的同步、分頻計(jì)數(shù)和整形功能；MCU主要完成GPS數(shù)據(jù)解算，IPPS選通信號(hào)判斷，數(shù)字授時(shí)，周期選擇功能，最終傳輸出。
[0010]本實(shí)用新型申請較好地解決了數(shù)字授時(shí)及同步保持輸出問題，使用該設(shè)備后，不僅能為數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)提高精確的觸發(fā)源，也能對(duì)處理主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)授時(shí)，保證數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)的精度，同時(shí)為內(nèi)外測系統(tǒng)的事后數(shù)據(jù)分析處理提供時(shí)統(tǒng)標(biāo)示，提高數(shù)據(jù)效率及精度，為信息化水聲跟蹤系統(tǒng)提供有效保證。
【附圖說明】
[0011]圖1為實(shí)用新型設(shè)備連接圖；
[0012]圖2為實(shí)用新型設(shè)備工作原理圖；
[0013]圖3為實(shí)用新型設(shè)備應(yīng)用框圖；
[0014]圖中標(biāo)不:I一聲源系統(tǒng)，2—彳目號(hào)處理系統(tǒng)，3 —GPS同步設(shè)備，4一彳目息化跟蹤測量系統(tǒng)，4a—顯控系統(tǒng)，4b—濾波系統(tǒng)，4c一數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]結(jié)合【附圖說明】對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作如下說明:
[0016]本實(shí)用新型用于同步式水聲跟蹤測量系統(tǒng)，試驗(yàn)前，將設(shè)備接入系統(tǒng)，進(jìn)行時(shí)鐘周期和數(shù)字授時(shí)頻率設(shè)置。在試驗(yàn)中出現(xiàn)衛(wèi)星失鎖事件時(shí)，不需要進(jìn)行操作，設(shè)備的同步鐘會(huì)自動(dòng)開啟時(shí)鐘保持功能，為系統(tǒng)提供可靠的觸發(fā)源和數(shù)字授時(shí)。此時(shí)顯控系統(tǒng)4a和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)ac將所收集到的數(shù)據(jù)授時(shí)和周期控制傳給GPS同步設(shè)備3，GPS同步設(shè)備3將信號(hào)同步至聲源系統(tǒng)I和信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理2，并授時(shí)給濾波系統(tǒng)4b進(jìn)行對(duì)聲源數(shù)據(jù)野值解算處理；顯控系統(tǒng)4a進(jìn)行定位解算數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)4c進(jìn)行存儲(chǔ)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。
[0017]GPS同步設(shè)備3接收衛(wèi)星信號(hào)，輸出GPS數(shù)據(jù)和IPPS信號(hào)分別至信號(hào)處理系統(tǒng)2和信息化跟蹤測量系統(tǒng)4。信號(hào)處理系統(tǒng)2依據(jù)GPS同步信號(hào)，可以解算出水聲時(shí)差，計(jì)算出目標(biāo)距離和深度，跟蹤測量系統(tǒng)繪出目標(biāo)的航行軌跡。
[0018]具體的，GPS同步設(shè)備3內(nèi)置的GPS接收模塊將數(shù)據(jù)同時(shí)傳給數(shù)據(jù)控制單元和同步控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)控單元進(jìn)行數(shù)據(jù)解并算判定狀態(tài)后將數(shù)據(jù)傳輸給同步控制單元的同步電路，同步電路再傳輸給分頻計(jì)數(shù)處理，分頻計(jì)數(shù)處理后分別傳送給整形電路和數(shù)據(jù)控制單元中的數(shù)字授時(shí)和整形電路，數(shù)據(jù)控制單元中的周期選擇進(jìn)行選擇處理后將數(shù)據(jù)傳給整形電路，最終由整形電路整理后傳輸出，系統(tǒng)主機(jī)快速接收到高數(shù)據(jù)刷新率的授時(shí)信息，完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記。
[0019]本實(shí)用新型裝置在衛(wèi)星失鎖后，通過GPS同步設(shè)備(3)內(nèi)的GPS接收芯片接收衛(wèi)星信號(hào)，輸出GPS數(shù)據(jù)和IPPS信號(hào)；可編程邏輯器件完成IPPS信號(hào)的同步、分頻計(jì)數(shù)和整形功能；MCU主要完成GPS數(shù)據(jù)解算，IPPS選通信號(hào)判斷，數(shù)字授時(shí)，周期選擇功能，最終傳輸出，保持在衛(wèi)星失鎖后仍可長時(shí)間保持同步輸出相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)鐘周期信號(hào)，為信號(hào)處理系統(tǒng)提供可靠的觸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)較高的刷新頻率數(shù)字授時(shí)，同時(shí)為信息化系統(tǒng)提供數(shù)字時(shí)間信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步裝置，包括用于采集聲源的聲源系統(tǒng)、用于進(jìn)行信號(hào)處理的信號(hào)處理系統(tǒng)、用于收發(fā)GPS信號(hào)的GPS同步設(shè)備和用于對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行信息化跟蹤測量的信息化跟蹤測量系統(tǒng)，其特征在于:所述GPS同步設(shè)備(3)設(shè)置有3個(gè)端口，一個(gè)端口連接聲源系統(tǒng)(I)和信號(hào)處理系統(tǒng)(2)，其余兩個(gè)端口均連接信息化跟蹤測量系統(tǒng)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步裝置，其特征在于:所述GPS同步設(shè)備(3)可分別由GPS接收芯片、GPS接收設(shè)備和北斗設(shè)備構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步裝置，其特征在于:所述GPS同步設(shè)備(3)中的可編程邏輯器件用CPLD芯片和FPGA芯片分別構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步裝置，其特征在于:所述GPS同步設(shè)備(3)中的GPS接收模塊連接可編程邏輯器件，可編程邏輯器件設(shè)有三個(gè)端口，第一個(gè)與晶體振蕩器相連接，第二個(gè)端口中的一個(gè)通過RS485、TTL、CMOS連接同步器，第三個(gè)端口與MCU連接；所述MCU —端通過RS422連接授時(shí)，另一端與GPS接收模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種具有數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步裝置，其特征在于:所述GPS同步設(shè)備(3)中的GPS接收模塊與MCU采用為可雙向傳輸數(shù)據(jù)連接形式；所述MCU與授時(shí)之間采用可雙向傳輸數(shù)據(jù)連接形式；所述MCU與可編程邏輯器件采用可雙向傳輸數(shù)據(jù)連接形式。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種具有數(shù)字授時(shí)和時(shí)鐘保持功能的GPS同步裝置，它通過GPS同步設(shè)備保持在衛(wèi)星失鎖后仍可長時(shí)間保持同步輸出穩(wěn)定的時(shí)鐘周期信號(hào)，為信號(hào)處理系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的觸發(fā)源，實(shí)現(xiàn)較高的刷新頻率數(shù)字授時(shí)，并為信息化系統(tǒng)提供精確的時(shí)間信息；本裝置較好地解決了數(shù)字授時(shí)及同步保持輸出問題，為數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)提高精確的觸發(fā)源，保證數(shù)據(jù)時(shí)標(biāo)的精度，提高數(shù)據(jù)分析處理效率及精度，具有實(shí)現(xiàn)簡單、可行性強(qiáng)、維護(hù)便利、校準(zhǔn)精度高特點(diǎn)。
【IPC分類】G01S19-36, G01S19-27
【公開號(hào)】CN204422759
【申請?zhí)枴緾N201520140284
【發(fā)明人】王琨, 湯志峰
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司七五○試驗(yàn)場
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月12日