端与显示52电路相连。
[0031] 图6中，电源模块6由LTC4020芯片6ULTC3786芯片62和LM2076芯片63组成， 外部输入19V到LTC4020芯片61输入端，LTC4020芯片61的输出端分别接入LTC3786芯 片62和LM2076芯片63的输入端，LTC3786芯片62输出28V给射频模块2, LM2076芯片63 输出12V给基带处理板3。
[0032] 本发明在北斗定时型指挥机的设计中，采用了下列方法：
[0033] I) NTP网络授时功能
[0034] 网络时间协议NTP(Network Time Protocol)是用于互联网中时间同步的标准互 联网协议。NTP的用途是把计算机的时间同步到某些时间标准。NTP的设计充分考虑了互 联网上时间同步的复杂性。NTP提供的机制严格、实用、有效，适应于在各种规模、速度和连 接通路情况的互联网环境下工作。NTP以北斗时间代码传送的时间消息为参考标准，采用了 Client/Server结构，具有相当高的灵活性，可以适应各种互联网环境。NTP不仅校正现行 时间，而且持续跟踪时间的变化，能够自动进行调节，即使网络发生故障，也能维持时间的 稳定。NTP产生的网络开销甚少，具有保证网络安全的应对措施。这些措施的采用使NTP可 以在互联网上获取可靠和精确的时间同步，并使NTP成为互联网上公认的时间同步工具。 目前，在通常的环境下，NTP提供的时间精确度在WAN(广域网）上为数十毫秒。
[0035] 在网络上进行时间同步具有重要意义。互联网最初起源于军事用途明显的 ARPA(高级研究项目局）网。在军事应用领域，时间是一个非常重要的考虑因素。对于互联 网的时间同步和NTP的研究，就是在相关背景下启动和进行的。随着互联网的发展和延伸 到社会的各个方面，在其他的领域对时间同步也提出了多种要求，例如各种实时的网上交 易、制造过程控制、通信网络的时间配置、网络安全性设计、分布性的网络计算和处理、交通 航班航路管理以及数据库文件管理和呼叫记录等多种涉及时间戳的应用，都需要精确、可 靠的时间。
[0036] 2)基于Kalman滤波的时钟模型
[0037] 在NTP中时间精确度依赖于时钟振荡器的稳定度和时钟调节的精密度。在NTP中， 网络响应能力的变化产生的误差为抖动；振荡器频率稳定度产生的误差为漂移。本发明使 用的基于卡尔曼滤波时钟校准与驯服算法。通过对北斗导航系统授时原理以及接收机中温 补晶振误差模型的研究，提出了基于Kalman滤波的时钟模型，此模型使用了闭环自适应卡 尔曼滤波算法对观测值进行相位和频率的估计，并对下一采样时刻的钟差和钟差变化率进 行预测的方法。使授时精度大大提高，其授时精度达到5ms。与其他厂家相比具有明显优 势。
[0038] 北斗接收机中通常使用温补晶振为用户提供时钟信息，其输出信号模型为
[0039]
[0040] 其中a为初始相位；b为频率偏移；c为频率老化系数；n (t)为晶振噪声，随温度和 湿度的变化而变化，根据晶振的幂率谱模型可知，它是5种噪声的叠加.原子钟参数估计就 是求得a，b，c 3个参数值，但由于噪声降低了估计精度.因此通过Kalman滤波器估计a， b，c 3个参数可得到较好的效果。
[0041] 但是Kalman滤波器需先输入原子钟的噪声方差阵，且给出的参数固定，不能适应 信号变化，因此，需将Kalman滤波器的噪声系数进行改进，使其自适应的随噪声变化而调 整。
[0042] 如图7所示，本发明的授时功能是基于图4授时板中的FPGA主控模块实现的。 FPGA主控模块包括信号接收单元、本地时钟单元、频差计算单元和信号处理单元，信号处理 单元间隔产生一个本地时钟脉冲至本地时钟单元，同时控制信号接收单元接收由基带处理 板传送的卫星时刻信号，本地时钟信号和卫星时刻信号进入频差计算单元内计算得到频差 即本地时钟需要调整的数值，由信号处理单元完成本地时钟的调整，同时将授时信号输出。
[0043] 其具体步骤如下：在进行时钟同步时，首先由信号处理单元根据本地钟产生一个 脉冲，并以接收信号为基准进行测量，由测量得出本地时间与接收时刻时间的差值并送给 信息处理单元。信息处理单元在位置解算时，就能计算出本地时钟与北斗系统发射时间之 间的差值数据。然后将该差值与信号处理板送出的差值作对较，得出本地时钟需要调整的 数值。得出该数值后反馈给信号处理单元的FPGA主控模块，由FPGA调整本地时钟输出，同 时将秒脉冲信号送出。在不断重复进行以上秒脉冲同步的过程后，达到精确的与北斗系统 时同步的精密时钟输出。
[0044] 综上所述，由于对北斗定时型指挥机中使用了基于自适应Kalman滤波的时钟模 型建立技术，使得系统和量测的噪声方差阵能够适应噪声的变化而变化，同时采用基于NTP 网络的闭环授时及时钟校准技术，大大提高了北斗指挥机的授时精度和授时稳定度。
【主权项】
1. 一种北斗定时型指挥机，其特征在于由天线模块（I)、射频模块（2)、基带处理板 (3)、授时板（4)、显控单元（5)、电源模块（6)组成，天线模块（1)的输出/输入端与射频模 块（2)相连，射频模块（2)的输出/输入端与基带处理板（3)的输入/输出端相连，基带处 理板（3)的显示输出端与显控单元（5)和授时板⑷的输入端相连，电源模块（6)的输出 与基带处理板（3)和射频模块（2)的输入相连； 所述的授时板（4)由FPGA主控模块（41)和ARM处理器（42)组成，基带处理板（3)的 输出端与授时板（4)的FPGA主控模块（41)输入端相连，FPGA (41)的输出端与ARM处理器 (42)的输入端相连；所述的FPGA主控模块包括信号接收单元、本地时钟单元、频差计算单 元和信号处理单元，信号处理单元间隔产生一个本地时钟脉冲至本地时钟单元，同时控制 信号接收单元接收由基带处理板传送的卫星时刻信号，本地时钟信号和卫星时刻信号进入 频差计算单元内计算得到频差即本地时钟需要调整的数值，由信号处理单元完成本地时钟 的调整，同时将授时信号输出。2. 根据权利要求1所述的北斗定时型指挥机，其特征在于：所述的天线模块（1)由天 线多工器（11)、功率放大器（12)和发射滤波器（13)组成，天线多工器（11)与射频模块（2) 相连；同时天线多工器（11)的输出端与功率放大器（12)的输入端相连，功率放大器（12) 的输出端与发射滤波器（13)的输入端相连，发射滤波器（13)的输出端与射频模块（2)的 输入端相连。3. 根据权利要求1所述的北斗定时型指挥机，其特征在于：所述的基带处理板（3)由 八/1)采样电路（31)、81〇005芯片（32)^冊处理器（33)、串口电路（34)、81/11模块（35)组 成，A/D采样电路（31)的输出端与BM3005芯片（32)相连，BM3005芯片（32)与ARM处理 器（33)相连，ARM处理器（33)的输出端与串口（34)相连，B1/LI模块（35)与ARM处理器 (33)相连。4. 根据权利要求1所述的北斗定时型指挥机，其特征在于：所述的显控单元（5)由显 示与接收控制电路（51)和显示电路（52)组成，基带处理板（3)的串口（34)输出端与显示 与接收控制电路（51)的输入端相连，显示与接收控制电路（51)的输出端与显示（52)电路 相连。5. 根据权利要求1所述的北斗定时型指挥机，其特征在于：所述的电源模块（6)由 LTC4020 芯片（61)、LTC3786 芯片（62)和 LM2076 芯片（63)组成，外部输入 19V 到 LTC4020 芯片（61)的输入端，LTC4020芯片（61)的输出端分别接入LTC3786芯片（62)和LM2076 芯片（63)的输入端，LTC3786芯片（62)输出28V给射频模块（2)，LM2076芯片（63)输出 12V给基带处理板（3)。
【专利摘要】本发明涉及一种北斗定时型指挥机，由天线模块、射频模块、基带处理板、授时板、显控单元、电源模块组成天线模块的输出/输入端与主机射频模块相连，射频模块的输出/输入端与基带处理板的输入/输出端相连，基带处理板的显示输出端与显控单元和授时板的输入端相连，电源模块的输出与基带处理板和射频模块的输入相连。与现有技术相比，本发明具有定位精度高、接收通道多、可提供授时服务等优点，可广泛应用于需要集团指挥、作战演习和需要统一时间的领域，如大型军事演习、灾害预警的指挥调度和时间统一，人民防空的各种车辆、人员的指挥调度和设备间的时间统一，移动基站、电网的时间同步等领域。
【IPC分类】G04R20/02
【公开号】CN105137754
【申请号】CN201510578032
【发明人】金成 , 贾亮, 王巍
【申请人】西安航光卫星测控技术有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月11日