专利名称：一种基于tdc-gp2芯片的gps频标锁定时间间隔测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种GPS频标锁定时间间隔测量系统，尤其涉及一种基于 TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统。
背景技术：
分辨率优于纳秒的时间间隔测量技术，不仅在地球动力学研究、相对论研究、脉冲星周期研究和人造卫星动力学测地等基础研究领域有重要的作用，而且在诸如航空航天、 深空通讯、卫星发射及监控、地质测绘、导航通信、电力传输和科学计量等应用研究、国防和国民经济建设中也有普遍的应用，已经深入到人们社会生活的方方面面。传统的时间间隔测量方法有长度游标法、模拟内插法、TVC时间幅度转化法等。长度游标法虽然测量精度很高，但是优于测量范围窄，使其应用受到了限制；模拟内插法时间分辨率低于0. 1纳秒，模拟电路比较复杂，调试和校准都比较困难。TVC时间幅度转换法，同样模拟电路比较复杂，调试较困难，时间分辨低于400PS。
实用新型内容本实用新型涉及一种基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，在不另外增加硬件电路的情况下，能使测量范围扩展到-3. 25ms +3. 25ms,时间分辨率达到 65PS。本实用新型的技术解决方案是一种基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，其特殊之处在于所述测量系统包括GPS接收单元、TDC-GP2芯片单元、FPGA分频器以及单片机；所述GPS接收单元与FPGA分频器分别连接于TDC-GP2芯片单元；所述单片机与TDC-GP2芯片单元连接。上述系统还包括IOM高稳晶振，所述IOM高稳晶振分别与TDC-GP2芯片单元以及 FPGA分频器连接。上述FPGA分频器输出两路秒信号，其中一路秒信号超前另一路秒信号。上述TDC-GP2芯片单元的时间分辨率是65PS。上述单片机是MSP430。本实用新型提出基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，1)电路简单，价格低廉，时间分辨率可达65PS;2)增加一路分频输出1PPS2，巧妙的解决了时间间隔测量的量程和相位问题，量程范围可达-3. 25毫秒 +3. 25毫秒。
图1是本实用新型的结构示意图；图2、图3是本实用新型的具体实施方式
示意具体实施方式
3[0013]参见图1，本实用新型的基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，包括GPS接收单元1、TDC-GP2芯片单元2、FPGA分频器3、IOM高稳晶振4和MSP430单片机 5 ；GPS接收单元1与FPGA分频器3和IOM高稳晶振4分别连接于TDC-GP2芯片单元2 ； IOM 高稳晶振4输出一路信号连接到TDC_GP2作为高速时钟；FPGA分频器3输出两路秒信号 IPPSl 禾P 1PPS2。当TDC-GP2预分频设定为4，IOMhz经过4分频为2. 5Mhz作为内部高速时钟。测量范围一为2. Ons-1. 8us ；测量范围二为800ns_6. 553ms ；时间分辨率为65PS。两个测量范围都带有自动校准功能，使用非常灵活。由于GPS频标锁定技术中，要求时间间隔测量的范围越宽越好，显然TDC-GP2测量范围一 2. Ons-1. Sus不能满足使用要求。测量范围二为 800ns-6. 553ms,时间测量范围上限能满足要求，但不能测量小于800ns的时间间隔。在GPS 频标锁定时间间隔测量中，时间偏差主要集中在O-SOOns范围。因此要使用TDC_GP2必须扩展测量范围。本实用新型的测量系统工作原理参见图1、图2，图中IPPS为GPS接收单元1输出的秒信号，IPPSl为本地晶振IOMhz分频输出的秒脉冲；1PPS2为超前1PPS13. 25mS的辅助测量信号。通过测量1PPS2与IPPS的时间间隔，可以间接求出IPPS与IPPSl的相位时差。图 1中可以看出IPPSl是不参与测量的，虚线标到图2中，表明时序关系。由于TDC-GP2内部高速时钟为2. 5Mhz，因此对应2. 5Mhz频率1PPS2超前IPPSl为8125个时钟周期。在测量范围 2中，测量结果是高速时钟周期的倍数。例如，TDC-GP2芯片单元2测出开始START(1PPS2) 与STOP(IPPS)之间的时间间隔为8125个时钟周期，减去1PPS2超前IPPSl的8125个时钟周期正好等于0，如图2所示虚线表示的IPPSl与IPPS相位正好是对准的。如果测出的1PPS2与IPPS时间间隔为9800. 1258时钟周期。参见图3,9800. 1258 减去8125等于1675. 1258，表明IPPSl相位超前IPPS 1675. 1258个时钟周期。如果测出的1PPS2与IPPS时间间隔为6800. 0123时钟周期，减去8125等于-1324. 9877表明IPPSl相位滞后IPPS 1324. 9877个时钟周期。
权利要求1.一种基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，其特征在于所述测量系统包括GPS接收单元、TDC-GP2芯片单元、FPGA分频器以及单片机；所述GPS接收单元与 FPGA分频器分别连接于TDC-GP2芯片单元；所述单片机与TDC-GP2芯片单元连接。
2.根据权利要求1所述的基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，其特征在于所述系统还包括IOM高稳晶振，所述IOM高稳晶振分别与TDC-GP2芯片单元以及 FPGA分频器连接。
3.根据权利要求2所述的基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，其特征在于所述FPGA分频器输出两路秒信号，其中一路秒信号超前另一路秒信号。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，其特征在于所述TDC-GP2芯片单元的时间分辨率是65PS。
5.根据权利要求4所述的基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，其特征在于所述单片机是MSP430。
专利摘要本实用新型提出一种基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，测量系统包括GPS接收单元、TDC-GP2芯片单元、FPGA分频器以及单片机；GPS接收单元与FPGA分频器分别连接于TDC-GP2芯片单元；单片机与TDC-GP2芯片单元连接。本实用新型的基于TDC-GP2芯片的GPS频标锁定时间间隔测量系统，在不另外增加硬件电路的情况下，能使测量范围扩展到-3.25ms～+3.25ms，时间分辨率达到65PS。
文档编号G04F10/04GK202257088SQ20112031154
公开日2012年5月30日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者宣宗强, 梁建国, 陈瑞, 霍学义 申请人:西安立人科技股份有限公司