一种基于fpga提取北斗卫星时间信息的系统及方法
一种基于fpga提取北斗卫星时间信息的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法，包括如下步骤：步骤一，FPGA处理单元接收北斗接收机输出的卫星信息；步骤二，对接收的卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间；步骤三，将提取的世界标准时间信息转换为国家标准时间，本发明实现了对北斗卫星时间信息的提取进而利用北斗卫星进行授时的目的。
【专利说明】—种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种卫星信息的提取方法及装置，特别是涉及一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法。
【背景技术】
[0002]中国北斗卫星导航系统(BeiDouNavigation Satellite System, BDS)是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继美国全球卫星定位系统(Global PositioningSystem, GPS)和俄罗斯GL0NASS全球卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m,授时精度优于100ns。
[0003]目前，从经济性和稳定性上选择，一般采用GPS卫星授时的方式获取世界标准时间，通过世界标准时间对当前显示的时间进行调整以达到时间与世界标准时间的同步。但GPS卫星计时装置利用GPS卫星系统进行的授时为实时授时，功耗比较大，且GPS卫星系统为国外拥有的卫星系统，其安全可靠性比较差，因此，实有必要提出一种技术手段，以通过提取北斗卫星时间信息实现利用北斗卫星进行授时。
【发明内容】
[0004]为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法，其通过FPGA串口接收北斗接收机输出的卫星信息，并将接收的卫星信息通过时间信息提取模块进行时间信息的提取，最后将提取的时间信息转换成标准时间再进行其他时钟系统的同步，实现了对北斗卫星时间信息的提取进而利用北斗卫星进行授时的目的。
[0005]为达上述及其它目的，本发明提出一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，至少包括:
[0006]北斗接收机，接收北斗卫星传输的导航电文，并将接收到的导航电文经解码获得
卫星信息；
[0007]FPGA处理单元，接收该北斗接收机输出的卫星信息，将获得的卫星信息进行时间提取后并将其转换为国家标准时间。
[0008]进一步地,该FPGA处理单元包括:
[0009]双口 RAM，将接收的卫星信息进行实时数据缓存；
[0010]时间提取模块，根据预设的数据格式对卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间；
[0011 ] 时间转换模块，将提取出的世界标准时间转换为国家标准时间。
[0012]进一步地，该FPGA处理单元利用UART 口接收该北斗接收机输出的卫星信息。
[0013]进一步地，该FPGA处理单元接收卫星信息的串口的波特率与该北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致。
[0014]进一步地，该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比。
[0015]进一步地，该FPGA处理单元是由逻辑门和触发器组成的，命令执行方式为并行执行。
[0016]为达到上述目的，本发明还提供一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，包括如下步骤:
[0017]步骤一，FPGA处理单元接收北斗接收机输出的卫星信息；
[0018]步骤二，对接收的卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间；
[0019]步骤三，将提取的世界标准时间信息转换为国家标准时间。
[0020]进一步地，该FPGA处理单元通过UART 口接收该北斗接收机的卫星信息，该FPGA接收卫星信息的串口的波特率与该北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致。
[0021 ] 进一步地,该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比。
[0022]进一步地，在步骤二中，提取的时间信息包括年、月、日、时、分、秒，并精确到秒位的小数点后三位。
[0023]与现有技术相比，本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法通过FPGA串口接收北斗接收机输出的卫星信息，并将接收的卫星信息通过时间信息提取模块进行时间信息的提取，最后将提取的时间信息转换成标准时间再进行其他时钟系统的同步，实现了对北斗卫星时间信息的提取进而利用北斗卫星进行授时的目的
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统的系统架构图；
[0025]图2为本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法的步骤流程图；
[0026]图3为本发明较佳实施例之时间信息提取的流程图。
【具体实施方式】
[0027]以下通过特定的具体实例并结合【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
[0028]图1为本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统的系统架构图。如图1所示，本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，至少包括:北斗接收机101以及FPGA处理单元102。
[0029]其中，北斗接收机101接收北斗卫星传输的导航电文，并将接收到的导航电文经解码获得卫星信息，根据北斗二代卫星导航系统工作原理，北斗接收机101要接收4颗北斗卫星才可进行三维定位，接收3颗卫星进行二维定位。在北斗接收机101位置确定后且不再改变的条件下，接收机只需要接收其中一颗北斗卫星103或104便可进行精确的时间传递，北斗接收机101在接收到北斗卫星103或104传输的导航电文后经解码即可获得卫星信息，该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比等，需说明的是，接收的北斗卫星信息，遵循UNIC0RE+NMEA协议；FPGA处理单元102通过串口通信接收北斗接收机101输出的卫星信息，将获得的卫星信息进行时间提取后并将其转换为国家标准时间，需说明的是，FPGA处理单元102接收卫星信息的串口的波特率要和北斗接收机101输出卫星信息的串口的波特率一致，只有这样才能接收到卫星信息，在本发明较佳实施例中，FPGA处理单元102基于逻辑门和触发器，采用并行执行结构，因此具有快速的数据处理速度，其包括双口 RAM105、时间提取模块106以及时间转换模块107，双口 RAM105用于进行实时数据的缓存，即将FPGA处理单元102接收的卫星信息存入双口 RAM105中，当双口 RAM105中存满数据后，通知时间提取模块106依据UNICORE协议进行时间信息的提取，UNIC0RE协议中规定了用于不同应用的消息格式，如BDRMC、BDGGA, BDGSV, BDVTG等等，并且每种消息格式所包含的内容不同。本发明设计的时间信息提取程序辨识性的只提取一种消息格式的卫星信息，例如提取BDRMC消息格式中的时间信息。具体而言，时间提取模块106，不停的检测接收到的卫星信息，当检测到消息格式为“$BDRMC”时，则将该信息送入时间信息提取程序中进行时间信息的提取，“$BDRMC”中，需要提取的时间信息，紧跟在头帧$BDRMC之后，其次位置有效标识，再次是纬度等信息；基于$BDRMC消息格式，时间信息提取程序只需将头帧$BDRMC后的10个字节的信息即UTC时间(hhmmss，sss)提取出来，即可完成UTC时间的提取。时间提取模块106根据用户需要选择合适的数据格式能达到最佳的效果，而且经过时间提取模块提取的时间并不能立即用于时钟系统(如图所示A时钟系统108或B时钟系统109)的同步，因为提取的时间是协调世界时(Universal Time Coordinated, UTC),又称世界标准时间，它是目前世界各国时号播发的基础，因此，在进行时钟同步之前要通过时间转换模块107进行时间转换，把UTC时间转换成国家标准时间，例如，在中国，则时间转换模块107将其转换为北京时间，北京时间和UTC时间相差八个小时，转换后的时间才可以用于同步其他各个时钟系统，被同步的A时钟系统和B时钟系统将会拥有统一的时钟，这就使得各时钟系统时间的比较有了意义。
[0030]图2为本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，包括如下步骤:
[0031]步骤201，FPGA处理单元接收北斗接收机输出的卫星信息，这里的卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比等信息。在本发明较佳实施例中，FPGA处理单元通过UART 口(串行接口)接收北斗接收机的卫星信息，FPGA接收卫星信息的串口的波特率要和北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致，只有这样才能接收到卫星信息，北斗接收机接收的是北斗二代卫星导航系统发射的卫星信息。
[0032]步骤202，对接收的卫星信息进行时间提取，需说明的是，这里提取的时间信息是协调世界时(Universal Time Coordinated, UTC),又称世界标准时间，它是目前世界各国时号播发的基础。这里，提取的时间信息包括年、月、日、时、分、秒，并精确到秒位的小数点后三位。在本发明中，时间信息提取程序辨识性的只提取一种消息格式的卫星信息，例如提取BDRMC消息格式中的时间信息。具体而言，FPGA处理单元不停的检测接收到的卫星信息，当检测到消息格式为“$BDRMC”时，则将该信息送入时间信息提取程序中进行时间信息的提取，“$BDRMC”中，需要提取的时间信息，紧跟在头帧$BDRMC之后，其次位置有效标识，再次是纬度等信息，因此，基于$BDRMC消息格式，时间信息提取程序只需将头帧$BDRMC后的10个字节的信息即UTC时间(hhmmss, sss)提取出来，即可完成UTC时间的提取。
[0033]步骤203，将提取的时间信息转换为国家标准时间，在本发明较佳实施例中，国家标准时间为北京时间，北京时间和UTC时间相差八个小时。
[0034]图3为本发明较佳实施例之时间信息提取的流程图。首先FPGA处理单元要接收北斗接收机输出的卫星信息，根据串口通信原理，两串口只有在波特率一致时才能进行相互通信，为此在通信前FPGA的接收串口的波特率要和北斗接收机串口的波特率一致，在卫星信息接收的时要不断的检测串口是否有数据传输(步骤301)，当检测数据信号的下降沿时说明有数据发送过来，这时启动接收波特率发生器产生时钟进行数据的接收(步骤302)，如果没有检测到数据信号的下降沿则不启动，并且继续检测。进一步的，当接收波特率发生器启动后，则将继续接收北斗卫星信息(步骤303)，并将接收的卫星信息存储至双口 RAM105中，同时时间提取模块则从双口 RAM的另一端口进行时间提取，提取前根据预设置的提取时间格式(如BDRMC)对提取的信息进行判断，判断接收的时间信息格式是否符合(步骤304)，即接收的卫星信息的头帧是否为BDRMC，如果符合则进行提取时间信息(步骤305)，如果不符合则将信息过滤，因为提取的时间信息是UTC时间，在时钟同步前要转换成北京时间(步骤306)，按照世界时区分布，我国在东八区，因此北京时间和UTC的时间差是八个小时，因此只需UTC加八就可得到北京时间。根据上述时间信息提取方法就可以快速、准确的提取出可用于各时钟系统同步的时间信息。
[0035]可见，本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法利用FPGA快速数据处理的特点，将其作为接收和处理北斗卫星信息的数据采集和处理单元，FPGA通过UART 口接收北斗接收机的卫星信息，为了实现数据实时快速的接收和提取，在FPGA内设计了一个双口 RAM进行卫星信息缓存，在FPGA实时接收卫星信息的同时，由时间提取模块进行时间信息的提取，提取出的时间信息进一步转换为北京时间，以用于同步其他时钟系统，实现了各系统之间统一的“对钟”。
[0036]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【权利要求】
1.一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，至少包括: 北斗接收机，接收北斗卫星传输的导航电文，并将接收到的导航电文经解码获得卫星信息； FPGA处理单元，接收该北斗接收机输出的卫星信息，将获得的卫星信息进行时间提取后并将其转换为国家标准时间。
2.如权利要求1所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于，该FPGA处理单元包括: 双口 RAM，将接收的卫星信息进行实时数据缓存； 时间提取模块，根据用户预设的数据格式对卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间； 时间转换模块，将提取出的世界标准时间转换为国家标准时间。
3.如权利要求2所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于:该FPGA处理单元利用UART 口接收该北斗接收机输出的卫星信息。
4.如权利要求3所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于:该FPGA处理单元接收卫星信息的串口的波特率与该北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致。
5.如权利要求2所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于:该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比。
6.如权利要求2所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于:该FPGA处理单元由逻辑门和触发器组成的，命令执行方式为并行执行。
7.一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，包括如下步骤: 步骤一，FPGA处理单元接收北斗接收机输出的卫星信息； 步骤二，对接收的卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间； 步骤三，将提取的世界标准时间信息转换为国家标准时间。
8.如权利要求7所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，其特征在于:该FPGA处理单元通过UART 口接收该北斗接收机的卫星信息，该FPGA接收卫星信息的串口的波特率与该北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致。
9.如权利要求7所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，其特征在于:该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比。
10.如权利要求7所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，其特征在于:在步骤二中，提取的时间信息包括年、月、日、时、分、秒，并精确到秒位的小数点后三位。
【文档编号】G04R20/04GK103901771SQ201410155441
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】程武超 申请人:上海电机学院
【专利摘要】本发明公开了一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法，包括如下步骤：步骤一，FPGA处理单元接收北斗接收机输出的卫星信息；步骤二，对接收的卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间；步骤三，将提取的世界标准时间信息转换为国家标准时间，本发明实现了对北斗卫星时间信息的提取进而利用北斗卫星进行授时的目的。
【专利说明】—种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种卫星信息的提取方法及装置，特别是涉及一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法。
【背景技术】
[0002]中国北斗卫星导航系统(BeiDouNavigation Satellite System, BDS)是我国自行研制的全球卫星定位与通信系统，是继美国全球卫星定位系统(Global PositioningSystem, GPS)和俄罗斯GL0NASS全球卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m,授时精度优于100ns。
[0003]目前，从经济性和稳定性上选择，一般采用GPS卫星授时的方式获取世界标准时间，通过世界标准时间对当前显示的时间进行调整以达到时间与世界标准时间的同步。但GPS卫星计时装置利用GPS卫星系统进行的授时为实时授时，功耗比较大，且GPS卫星系统为国外拥有的卫星系统，其安全可靠性比较差，因此，实有必要提出一种技术手段，以通过提取北斗卫星时间信息实现利用北斗卫星进行授时。
【发明内容】
[0004]为克服上述现有技术存在的不足，本发明之一目的在于提供一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法，其通过FPGA串口接收北斗接收机输出的卫星信息，并将接收的卫星信息通过时间信息提取模块进行时间信息的提取，最后将提取的时间信息转换成标准时间再进行其他时钟系统的同步，实现了对北斗卫星时间信息的提取进而利用北斗卫星进行授时的目的。
[0005]为达上述及其它目的，本发明提出一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，至少包括:
[0006]北斗接收机，接收北斗卫星传输的导航电文，并将接收到的导航电文经解码获得
卫星信息；
[0007]FPGA处理单元，接收该北斗接收机输出的卫星信息，将获得的卫星信息进行时间提取后并将其转换为国家标准时间。
[0008]进一步地,该FPGA处理单元包括:
[0009]双口 RAM，将接收的卫星信息进行实时数据缓存；
[0010]时间提取模块，根据预设的数据格式对卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间；
[0011 ] 时间转换模块，将提取出的世界标准时间转换为国家标准时间。
[0012]进一步地，该FPGA处理单元利用UART 口接收该北斗接收机输出的卫星信息。
[0013]进一步地，该FPGA处理单元接收卫星信息的串口的波特率与该北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致。
[0014]进一步地，该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比。
[0015]进一步地，该FPGA处理单元是由逻辑门和触发器组成的，命令执行方式为并行执行。
[0016]为达到上述目的，本发明还提供一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，包括如下步骤:
[0017]步骤一，FPGA处理单元接收北斗接收机输出的卫星信息；
[0018]步骤二，对接收的卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间；
[0019]步骤三，将提取的世界标准时间信息转换为国家标准时间。
[0020]进一步地，该FPGA处理单元通过UART 口接收该北斗接收机的卫星信息，该FPGA接收卫星信息的串口的波特率与该北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致。
[0021 ] 进一步地,该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比。
[0022]进一步地，在步骤二中，提取的时间信息包括年、月、日、时、分、秒，并精确到秒位的小数点后三位。
[0023]与现有技术相比，本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法通过FPGA串口接收北斗接收机输出的卫星信息，并将接收的卫星信息通过时间信息提取模块进行时间信息的提取，最后将提取的时间信息转换成标准时间再进行其他时钟系统的同步，实现了对北斗卫星时间信息的提取进而利用北斗卫星进行授时的目的
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统的系统架构图；
[0025]图2为本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法的步骤流程图；
[0026]图3为本发明较佳实施例之时间信息提取的流程图。
【具体实施方式】
[0027]以下通过特定的具体实例并结合【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
[0028]图1为本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统的系统架构图。如图1所示，本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，至少包括:北斗接收机101以及FPGA处理单元102。
[0029]其中，北斗接收机101接收北斗卫星传输的导航电文，并将接收到的导航电文经解码获得卫星信息，根据北斗二代卫星导航系统工作原理，北斗接收机101要接收4颗北斗卫星才可进行三维定位，接收3颗卫星进行二维定位。在北斗接收机101位置确定后且不再改变的条件下，接收机只需要接收其中一颗北斗卫星103或104便可进行精确的时间传递，北斗接收机101在接收到北斗卫星103或104传输的导航电文后经解码即可获得卫星信息，该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比等，需说明的是，接收的北斗卫星信息，遵循UNIC0RE+NMEA协议；FPGA处理单元102通过串口通信接收北斗接收机101输出的卫星信息，将获得的卫星信息进行时间提取后并将其转换为国家标准时间，需说明的是，FPGA处理单元102接收卫星信息的串口的波特率要和北斗接收机101输出卫星信息的串口的波特率一致，只有这样才能接收到卫星信息，在本发明较佳实施例中，FPGA处理单元102基于逻辑门和触发器，采用并行执行结构，因此具有快速的数据处理速度，其包括双口 RAM105、时间提取模块106以及时间转换模块107，双口 RAM105用于进行实时数据的缓存，即将FPGA处理单元102接收的卫星信息存入双口 RAM105中，当双口 RAM105中存满数据后，通知时间提取模块106依据UNICORE协议进行时间信息的提取，UNIC0RE协议中规定了用于不同应用的消息格式，如BDRMC、BDGGA, BDGSV, BDVTG等等，并且每种消息格式所包含的内容不同。本发明设计的时间信息提取程序辨识性的只提取一种消息格式的卫星信息，例如提取BDRMC消息格式中的时间信息。具体而言，时间提取模块106，不停的检测接收到的卫星信息，当检测到消息格式为“$BDRMC”时，则将该信息送入时间信息提取程序中进行时间信息的提取，“$BDRMC”中，需要提取的时间信息，紧跟在头帧$BDRMC之后，其次位置有效标识，再次是纬度等信息；基于$BDRMC消息格式，时间信息提取程序只需将头帧$BDRMC后的10个字节的信息即UTC时间(hhmmss，sss)提取出来，即可完成UTC时间的提取。时间提取模块106根据用户需要选择合适的数据格式能达到最佳的效果，而且经过时间提取模块提取的时间并不能立即用于时钟系统(如图所示A时钟系统108或B时钟系统109)的同步，因为提取的时间是协调世界时(Universal Time Coordinated, UTC),又称世界标准时间，它是目前世界各国时号播发的基础，因此，在进行时钟同步之前要通过时间转换模块107进行时间转换，把UTC时间转换成国家标准时间，例如，在中国，则时间转换模块107将其转换为北京时间，北京时间和UTC时间相差八个小时，转换后的时间才可以用于同步其他各个时钟系统，被同步的A时钟系统和B时钟系统将会拥有统一的时钟，这就使得各时钟系统时间的比较有了意义。
[0030]图2为本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法的步骤流程图。如图2所示，本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，包括如下步骤:
[0031]步骤201，FPGA处理单元接收北斗接收机输出的卫星信息，这里的卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比等信息。在本发明较佳实施例中，FPGA处理单元通过UART 口(串行接口)接收北斗接收机的卫星信息，FPGA接收卫星信息的串口的波特率要和北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致，只有这样才能接收到卫星信息，北斗接收机接收的是北斗二代卫星导航系统发射的卫星信息。
[0032]步骤202，对接收的卫星信息进行时间提取，需说明的是，这里提取的时间信息是协调世界时(Universal Time Coordinated, UTC),又称世界标准时间，它是目前世界各国时号播发的基础。这里，提取的时间信息包括年、月、日、时、分、秒，并精确到秒位的小数点后三位。在本发明中，时间信息提取程序辨识性的只提取一种消息格式的卫星信息，例如提取BDRMC消息格式中的时间信息。具体而言，FPGA处理单元不停的检测接收到的卫星信息，当检测到消息格式为“$BDRMC”时，则将该信息送入时间信息提取程序中进行时间信息的提取，“$BDRMC”中，需要提取的时间信息，紧跟在头帧$BDRMC之后，其次位置有效标识，再次是纬度等信息，因此，基于$BDRMC消息格式，时间信息提取程序只需将头帧$BDRMC后的10个字节的信息即UTC时间(hhmmss, sss)提取出来，即可完成UTC时间的提取。
[0033]步骤203，将提取的时间信息转换为国家标准时间，在本发明较佳实施例中，国家标准时间为北京时间，北京时间和UTC时间相差八个小时。
[0034]图3为本发明较佳实施例之时间信息提取的流程图。首先FPGA处理单元要接收北斗接收机输出的卫星信息，根据串口通信原理，两串口只有在波特率一致时才能进行相互通信，为此在通信前FPGA的接收串口的波特率要和北斗接收机串口的波特率一致，在卫星信息接收的时要不断的检测串口是否有数据传输(步骤301)，当检测数据信号的下降沿时说明有数据发送过来，这时启动接收波特率发生器产生时钟进行数据的接收(步骤302)，如果没有检测到数据信号的下降沿则不启动，并且继续检测。进一步的，当接收波特率发生器启动后，则将继续接收北斗卫星信息(步骤303)，并将接收的卫星信息存储至双口 RAM105中，同时时间提取模块则从双口 RAM的另一端口进行时间提取，提取前根据预设置的提取时间格式(如BDRMC)对提取的信息进行判断，判断接收的时间信息格式是否符合(步骤304)，即接收的卫星信息的头帧是否为BDRMC，如果符合则进行提取时间信息(步骤305)，如果不符合则将信息过滤，因为提取的时间信息是UTC时间，在时钟同步前要转换成北京时间(步骤306)，按照世界时区分布，我国在东八区，因此北京时间和UTC的时间差是八个小时，因此只需UTC加八就可得到北京时间。根据上述时间信息提取方法就可以快速、准确的提取出可用于各时钟系统同步的时间信息。
[0035]可见，本发明一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统及方法利用FPGA快速数据处理的特点，将其作为接收和处理北斗卫星信息的数据采集和处理单元，FPGA通过UART 口接收北斗接收机的卫星信息，为了实现数据实时快速的接收和提取，在FPGA内设计了一个双口 RAM进行卫星信息缓存，在FPGA实时接收卫星信息的同时，由时间提取模块进行时间信息的提取，提取出的时间信息进一步转换为北京时间，以用于同步其他时钟系统，实现了各系统之间统一的“对钟”。
[0036]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【权利要求】
1.一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，至少包括: 北斗接收机，接收北斗卫星传输的导航电文，并将接收到的导航电文经解码获得卫星信息； FPGA处理单元，接收该北斗接收机输出的卫星信息，将获得的卫星信息进行时间提取后并将其转换为国家标准时间。
2.如权利要求1所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于，该FPGA处理单元包括: 双口 RAM，将接收的卫星信息进行实时数据缓存； 时间提取模块，根据用户预设的数据格式对卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间； 时间转换模块，将提取出的世界标准时间转换为国家标准时间。
3.如权利要求2所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于:该FPGA处理单元利用UART 口接收该北斗接收机输出的卫星信息。
4.如权利要求3所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于:该FPGA处理单元接收卫星信息的串口的波特率与该北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致。
5.如权利要求2所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于:该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比。
6.如权利要求2所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的系统，其特征在于:该FPGA处理单元由逻辑门和触发器组成的，命令执行方式为并行执行。
7.一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，包括如下步骤: 步骤一，FPGA处理单元接收北斗接收机输出的卫星信息； 步骤二，对接收的卫星信息进行时间提取，提取出世界标准时间； 步骤三，将提取的世界标准时间信息转换为国家标准时间。
8.如权利要求7所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，其特征在于:该FPGA处理单元通过UART 口接收该北斗接收机的卫星信息，该FPGA接收卫星信息的串口的波特率与该北斗接收机输出卫星信息的串口的波特率一致。
9.如权利要求7所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，其特征在于:该卫星信息包括时间信息、位置坐标、速度、仰角、方位角、信噪比。
10.如权利要求7所述的一种基于FPGA提取北斗卫星时间信息的方法，其特征在于:在步骤二中，提取的时间信息包括年、月、日、时、分、秒，并精确到秒位的小数点后三位。
【文档编号】G04R20/04GK103901771SQ201410155441
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】程武超 申请人:上海电机学院
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