专利名称：卫星授时系统的网络时钟守时模块低阶调整方法
技术领域：
本发明涉及时钟的技术，特别是涉及一种卫星授时系统的网络时钟守时模块低阶调整方法的技术。
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低阶调整方法。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低阶调整方法，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每秒标准脉冲量，及两个调整界值、两个单位计时长度，所述两个调整界值分别为第一调整界值、第二调整界值，所述两个单位计时长度分别为第一单位计时长度、第二单位计时长度，所述第一单位计时长度的时长小于第二单位计时长度；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK信号，并实时计算接收到的CLK信号的脉冲频率，根据计算出的CLK信号的脉冲频率，输出相应的压控信号来控制石英晶体振荡器的工作电压，使石英晶体振荡器调整输出的CLK信号的脉冲频率，单片机控制石英晶体振荡器调整CLK信号脉冲频率的具体步骤如下
1)单片机开始一个新的第一单位计时长度的计时；
2)单片机在当前第一单位计时长度内对石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲数量值进行计数；
3)根据第一单位计时长度及每秒标准脉冲量，得出第一单位计时长度内的标准脉冲
量;
将单片机在当前第一单位计时长度内收到的CLK信号的脉冲数量记为A，第一单位计时长度内的标准脉冲量记为C，第一调整界值记为E ；
当A < C时，单片机即增大输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压加大，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率增加，然后再转至步骤I ;
当A > C且(A-C) > E时，单片机即减小输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压减小，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率减小，然后再转至步骤I ;
当A > C且(A-C) ( E时，转至步骤4 ;
4)单片机开始一个新的第二单位计时长度的计时；
5)单片机在当前第二单位计时长度内对石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲数量值进行计数；
6)根据第二单位计时长度及每秒标准脉冲量，得出第二单位计时长度内的标准脉冲
量;
将单片机在当前第二单位计时长度内收到的CLK信号的脉冲数量记为B，第二单位计时长度内的标准脉冲量记为D，第二调整界值记为F ；
当B < D时，单片机即增大输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压加大，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率增加，然后再转至步骤I ;
当B > D且(B-D) > F时，单片机即减小输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压减小，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率减小，然后再转至步骤4;
当B > D且(B-D) ( F时，单片机对石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲频率的控制调整结束。本发明提供的卫星授时系统的网络时钟守时模块低阶调整方法，利用单片机检测石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率，并根据计算出的CLK信号的脉冲频率输出相应的压控信号来控制石英晶体振荡器的工作电压，使石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率做出相应的调整，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。
具体实施例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低阶调整方法，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(0CX0)、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每秒标准脉冲量，及两个调整界值、两个单位计时长度，所述两个调整界值分别为第一调整界值、第二调整界值，所述两个单位计时长度分别为第一单位计时长度、第二单位计时长度，所述第一单位计时长度的时长小于第二单位计时长度；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK信号，并实时计算接收到的CLK信号的脉冲频率，根据计算出的CLK信号的脉冲频率，输出相应的压控信号来控制石英晶体振荡器的工作电压，使石英晶体振荡器调整输出的CLK信号的脉冲频率，单片机控制石英晶体振荡器调整CLK信号脉冲频率的具体步骤如下
1)单片机开始一个新的第一单位计时长度的计时；
2)单片机在当前第一单位计时长度内对石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲数量值进行计数；
3)根据第一单位计时长度及每秒标准脉冲量，得出第一单位计时长度内的标准脉冲
量;
将单片机在当前第一单位计时长度内收到的CLK信号的脉冲数量记为A，第一单位计时长度内的标准脉冲量记为C，第一调整界值记为E ；
当A < C时，单片机即增大输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压加大，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率增加，然后再转至步骤I ;
当A > C且(A-C) > E时，单片机即减小输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压减小，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率减小，然后再转至步骤I ;
当A > C且(A-C) ( E时，转至步骤4 ;
4)单片机开始一个新的第二单位计时长度的计时；
5)单片机在当前第二单位计时长度内对石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲数量值进行计数；
6 )根据第二单位计时长度及每秒标准脉冲量，得出第二单位计时长度内的标准脉冲
量;将单片机在当前第二单位计时长度内收到的CLK信号的脉冲数量记为B，第二单位计时长度内的标准脉冲量记为D，第二调整界值记为F ；
当B < D时，单片机即增大输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压加大，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率增加，然后再转至步骤I ;
当B>D且(B-D)>F时，单片机即减小输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压减小，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率减小，然后再转至步骤4 ;
当B > D且(B-D) < F时，单片机对石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲频率的控制调整结束。本发明实施例中，所述卫星信号接收模块、网络时钟守时模块，及网络时钟守时模块的单片机检测卫星同步的方法，根据CLK信号生成本地PPS信号的方法均为现有技术。本发明实施例中，在单片机内预先设定的每秒标准脉冲量为60M (兆)个脉冲，第一单位计时长度为128秒，第二单位计时长度为1024秒，第一调整界值为10个，第二调整界值为10个，第一单位计时长度内的标准脉冲量为128X60兆个脉冲，第二单位计时长度内的标准脉冲量为1024X60兆个脉冲；
单片机输出的压控信号初始值为31968，单片机输出初始值为31968的压控信号时，经数模转换后输入到石英晶体振荡器的压控电压为2V，单片机输出的压控信号每增加或减少2048，压控信号经数模转换后输入到石英晶体振荡器的压控电压也相应的增加或减小约
0.128v0权利要求
1.一种卫星授时系统的网络时钟守时模块低阶调整方法，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，井根据接收到的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ー个每秒标准脉冲量，及两个调整界值、两个単位计时长度，所述两个调整界值分别为第一调整界值、第二调整界值，所述两个単位计时长度分别为第一单位计时长度、第二単位计时长度，所述第一単位计时长度的时长小于第二単位计时长度；网络时钟守时模块的单片机工作在跟踪模式时，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK信号，并实时计算接收到的CLK信号的脉冲频率，根据计算出的CLK信号的脉冲频率，输出相应的压控信号来控制石英晶体振荡器的工作电压，使石英晶体振荡器调整输出的CLK信号的脉冲频率，单片机控制石英晶体振荡器调整CLK信号脉冲频率的具体步骤如下 1)单片机开始ー个新的第一単位计时长度的计时； 2)单片机在当前第一単位计时长度内对石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲数量值进行计数； 3)根据第一単位计时长度及每秒标准脉冲量，得出第一単位计时长度内的标准脉冲量; 将单片机在当前第一単位计时长度内收到的CLK信号的脉冲数量记为A，第一单位计时长度内的标准脉冲量记为C，第一调整界值记为E ； 当A < C时，单片机即增大输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压加大，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率増加，然后再转至步骤I ; 当A > Ci(A-C) > E时，单片机即减小输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压减小，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率减小，然后再转至步骤I ; 当A > C且(A-C)彡E时，转至步骤4 ； 4)单片机开始ー个新的第二単位计时长度的计时； 5)单片机在当前第二単位计时长度内对石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲数量值进行计数； 6)根据第二单位计时长度及每秒标准脉冲量，得出第二单位计时长度内的标准脉冲量; 将单片机在当前第二単位计时长度内收到的CLK信号的脉冲数量记为B，第二单位计时长度内的标准脉冲量记为D，第二调整界值记为F ； 当B < D时，单片机即增大输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压加大，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率増加，然后再转至步骤I ;当B > Di(B-D) > F时，单片机即减小输出的压控信号值，使石英晶体振荡器的工作电压减小，使得石英晶体振荡器输出的CLK信号的脉冲频率减小，然后再转至步骤4 ； 当B > D且(B-D)彡F吋，单片机对石英晶体振荡器输出的CLK信号脉冲频率的控制调整结束。
全文摘要
一种卫星授时系统的网络时钟守时模块低阶调整方法，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，单片机接收石英晶体振荡器输出的CLK信号，并根据CLK信号的脉冲频率，输出相应的压控信号来控制石英晶体振荡器的工作电压，使石英晶体振荡器调整输出的CLK信号的脉冲频率。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G04G5/02GK102629103SQ201210089998
公开日2012年8月8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