北斗可驯授时方法及装置与流程

本发明实施例涉及时钟同步技术领域，更具体地，涉及北斗可驯授时方法及装置。

背景技术：

现有技术在进行可驯授时时，通常采用gps信号作为卫星参考源，通过ntp协议对网络内的所有服务器和网络设备的时间进行同步。但是gps信号是由gps卫星发送的，而gps卫星是由其他国家管控，在紧急情况下或者战争状态下，gps信号存在不可用的战略风险，因此，采用北斗卫星发送的北斗卫星信号作为参考源，可以彻底摆脱对美国gps系统的依赖。

北斗授时具有高精度、全天时、全天候的特点，但是北斗授时存在的问题是需要架设北斗天线，对天线安装的位置有一定要求，周围不能有阻挡，否则将导致接收机接收的卫星信号为反射、折射的多径信号，导致授时性能降质。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的北斗可驯授时方法及装置。

第一个方面，本发明实施例提供一种北斗可驯授时方法，包括：

接收北斗卫星发送的卫星信号；

对接收到的各卫星信号根据预设条件进行筛选，获得当前时刻的基准信号；

分别对所述基准信号和本地晶振输出的时钟信号进行分频处理，获得基准1pps脉冲信号和本地1pps脉冲信号，以获得时钟间隔误差tie值；

根据所述时钟间隔误差tie值控制本地时钟，使得本地1pps脉冲信号与所述基准1pps脉冲信号同步。

第二个方面，本发明实施例提供一种北斗可驯授时装置，包括：

信号接收模块，用于接收北斗卫星发送的卫星信号；

筛选模块，用于对接收到的各卫星信号根据预设条件进行筛选，获得基准信号；

误差计算模块，用于分别对所述基准信号和本地晶振输出的时钟信号进行分频处理，获得基准1pps脉冲信号和本地1pps脉冲信号，以获得时钟间隔误差tie值；

同步模块，用于根据所述时钟间隔误差tie值控制本地时钟，使得本地1pps脉冲信号与所述基准1pps脉冲信号同步。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。

本发明实施例提供的北斗可驯授时方法及装置，通过支持接收多卫星信号，根据预设的条件对卫星信号进行筛选，获得当前最优的基准信号，提高了获取基准信号的灵活性，增加了基准信号的选择性，同时获取的基准信号更加精确，再对基准信号以及本地晶振的时钟信号分别进行分频处理，根据分频处理结果控制本地时钟，实现稳定、可靠的授时。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的北斗可驯授时方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的北斗可驯授时装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的北斗可驯授时方法的流程示意图，如图1所示，包括：

s101、接收北斗卫星发送的卫星信号。

可以理解的是，北斗卫星发送的信号，不论是定位还是授时同步都是一样的，只是在用户的接收端，在授时应用时采用授时型接收机，而导航定位应用时采用导航型接收机。授时应用时主要关注的是接收机输出的时间信息和1pps脉冲信号，而定位导航应用时关注定位状态，经纬度等信息。在本发明实施例中，接收到卫星信号后需要对时间信息和1pps脉冲信号进行解析。

s102、对接收到的各卫星信号根据预设条件进行筛选，获得当前时刻的基准信号。

需要说明的是，本发明实施例接收的卫星信号是统一时间的多颗北斗卫星发来的信号，在接收卫星信号时可以同步跟踪解析多颗北斗卫星发来的信号，只有在同时收到4颗及以上的卫星信号时才进行定位。由于不同北斗卫星在地球上空分布的位置不同，因此不同北斗卫星发送的卫星信号的状态也不一样，本发明实施例通过预先对各北斗卫星设置优先级，选择优先级最高的北斗卫星的卫星信号作为基准信号。

s103、分别对所述基准信号和本地晶振输出的时钟信号进行分频处理，获得基准1pps脉冲信号和本地1pps脉冲信号，以获得时钟间隔误差tie(timeintervalerror)值。

可以理解的是，晶振即晶体振荡器的简称，用于产生标准脉冲信号，

可以理解的是，晶振即晶体振荡器的简称，用于产生标准脉冲信号，fpga(field－programmablegatearray)，即现场可编程门阵列，fpga内部通过pll锁相环将本地的10mhz时钟倍频到200mhz，通过采样低频信号，提高采样的分辨率，降低测量误差，使用高频时钟对输入的本地1pps和外部参考源的1pps进行采样，当第一个1pps信号的前沿到来时，开始对两个1pps前沿之间的时间距离进行采样计数，当第二个1pps信号的前沿到来时停止计数，通过计数的个数乘以200mhz时钟的周期5ns，即可得到tie值，并根据两个1pps信号前沿的先后判定tie值的符号(参考源的1pps是存在抖动的，有可能在本地1pps之前到来也有可能在本地1pps之后到来)。

s104、根据所述时钟间隔误差tie值控制本地时钟，使得本地1pps脉冲信号与所述基准1pps脉冲信号同步。

需要说明的是，晶振的频率具有一定的可调节范围，由于时间和频率互为倒数关系，存在的数量关系，其中△t为tie值，t为1pps的周期1s，为频率准确度，△f表示晶振实际频率和标称频率的偏差；f表示晶振的标称频率10mhz；采用pid算法，根据晶振的频率调节范围确定适当的调整系数，实时将tie值转换为晶振的频率的控制值，实现对晶振频率的精准控制，使晶振频率锁定在标准频率上。

在上述实施例的基础上，作为一种可选实施例，对所述基准信号进行分频处理，还包括获得标准时间。标准时间是指1pps同步与utc时间的秒头，时间信息与北京时间一致。

相应地，所述根据所述时钟间隔误差tie值控制本地时钟，使得本地1pps脉冲信号与所述基准1pps脉冲信号同步，之后还包括：

根据本地驯服好的时钟以及所述标准时间，生成并对外输出多种时频同步信号。

需要说明的是，本发明实施例对外输出的时频同步信号包括irig-b码、1pps信号、btp信号、ptp信号、10mhz信号。

具体地，1pps信号直接通过本地时钟10mhz分频产生，其中tod信息是mcu通过将所需的时间信息打包成帧，通过串口输出；irig-b码是fpga利用本地时钟分频产生的1pps和当前时间，按照irig-b码的格式合成的连续的脉冲编码信号；ptp、ntp信号是通过独立的mcu单元运行ntpptp协议，协议引擎接收本地1pps信号作为标准时刻，其中tod信息包含当前时间信息，根据外部客户端的请求，根据协议规定做出实时的数据包响应；10mhz信号由铷钟的时钟输出直接产生，经过阻抗变换，驱动放大后对外输出。

在上述各实施例的基础上，作为一种可选实施例，对接收到的各卫星信号根据预设条件进行筛选，获得基准信号，具体为：

统计定位后的连续预设时长中的收星数；

本发明实施例在多卫星信号进行筛选时，首先需要统计定位后的连续预设时长中的收星数，即收到的所有卫星信号所属的北斗卫星的个数。

若所述收星数大于预设阈值，则根据接收的各卫星信号的信号特征判断各卫星信号的可用状态。

当收星数较少时北斗信号不能作为参考源输入，只有当收星数大于一定数值时才可以继续执行后续的筛选步骤，在一个可选实施例中，设置连续5秒收星数大于4颗时，才继续判断卫星信号的可用状态，通常卫星可用状态由卫星接收机基带算法判断，一般根据卫星的载噪比、方位角、仰角等参数确定，用户只需关心接收机输出的定位状态和收星数即可。

根据预设的优先级从可用的卫星信号中选择优先级最高的卫星信号作为基准信号。

在一个可选实施例中，对于只有单北斗作为参考源的授时装置，系统在判定北斗参考源无效后，自动转入保持状态。北斗参考源有效后，自动由保持切换到跟踪状态。

图2为本发明实施例提供的北斗可驯授时装置的结构示意图，如图2所示，该北斗可驯授时装置包括：信号接收模块201、筛选模块202、误差计算模块203以及同步模块204，其中：

信号接收模块201，用于接收北斗卫星发送的卫星信号。

筛选模块202，用于对接收到的各卫星信号根据预设条件进行筛选，获得基准信号。

误差计算模块203，用于分别对所述基准信号和本地晶振输出的时钟信号进行分频处理，获得基准1pps脉冲信号和本地1pps脉冲信号，以获得时钟间隔误差tie值。

同步模块204，用于根据所述时钟间隔误差tie值控制本地时钟，使得本地1pps脉冲信号与所述基准1pps脉冲信号同步。

本发明实施例提供的北斗可驯授时装置，具体执行上述各北斗可驯授时方法的实施例流程，具体请详见上述各北斗可驯授时方法实施例的内容，在此不再赘述。本发明实施例提供的北斗可驯授时装置，通过支持接收多卫星信号，根据预设的条件对卫星信号进行筛选，获得当前最优的基准信号，提高了获取基准信号的灵活性，增加了基准信号的选择性，同时获取的基准信号更加精确，再对基准信号以及本地晶振的时钟信号分别进行分频处理，根据分频处理结果控制本地时钟，实现稳定、可靠的授时。

图3为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(communicationsinterface)420、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储在存储器330上并可在处理器310上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的北斗可驯授时方法，例如包括：接收北斗卫星发送的卫星信号；对接收到的各卫星信号根据预设条件进行筛选，获得当前时刻的基准信号；分别对所述基准信号和本地晶振输出的时钟信号进行分频处理，获得基准1pps脉冲信号和本地1pps脉冲信号，以获得时钟间隔误差tie值；根据所述时钟间隔误差tie值控制本地时钟，使得本地1pps脉冲信号与所述基准1pps脉冲信号同步。

此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的北斗可驯授时方法，例如包括：接收北斗卫星发送的卫星信号；对接收到的各卫星信号根据预设条件进行筛选，获得当前时刻的基准信号；分别对所述基准信号和本地晶振输出的时钟信号进行分频处理，获得基准1pps脉冲信号和本地1pps脉冲信号，以获得时钟间隔误差tie值；根据所述时钟间隔误差tie值控制本地时钟，使得本地1pps脉冲信号与所述基准1pps脉冲信号同步。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。