技术领域本发明属于原子频率标准技术领域，特别涉及一种时间基准的系统、设备、用于时间基准的方法及装置。
背景技术：
压控晶体振荡器是原子钟的核心部件，在传统的频标晶体振荡体设计环节中，通常采用市面上现有的成熟的方块晶体振荡器来作为频率源，并且此环节通常不是由整个频标整机电路环节的人员来设计的，而是根据一定的指标、性能要求选用市面上成熟的振荡器。然而，在进入指标化苛刻的今天，由于原子钟整机结构布局发生了改变，无论是小型化要求在狭窄的板面空间上安置数多的部件，还是指标化要求对VCXO的各个设计参数做进一步改进，都必然对每个环节的设计要十分清楚，压控晶振也必须采用自主化设计，实际布局中可能要考虑自己设计压控方式以及起振设计，尤其是晶振的保温设计，因为温度的变化对晶振频率的输出影响是相当大的，特别是在每次系统上电时，由于系统可能处于冷态或热态，对于振荡环路，由于所处的温度每一次都不一致，有可能导致实际的频率输出不一样，对于被动型铷频标来说，由于整机电路设计(包括倍频次数、综合器频率输出等)是严格地按照理论上计算得到的，压控晶振输出频率的大范围改变，极有可能导致伺服环节无法将晶振输出频率锁定在原子基态0－0跃迁频率上。
技术实现要素：
本发明提供一种时间基准的系统、设备、用于时间基准的方法及装置，解决了或部分解决了现有技术中的上述技术问题。本发明提供了一种时间基准的系统，包括：晶体振荡器，用于产生振荡信号；信号处理器，所述信号处理器包括：选频放大器，所述选频放大器的输入端与所述晶体振荡器连接，接收所述振荡信号并选频放大；信号整形电路，所述信号整形电路与所述选频放大器的输出端连接，以对经选频放大后的所述振荡信号进行信号整形，获取第一频率信号；隔离放大器，所述隔离放大器的输入端与所述信号整形电路连接，将所述第一频率信号至少输送至以下接收器：量子系统、分频器；GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；鉴相器，分别与所述GPS接收机和所述分频器连接，接收并比较所述第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并检测所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；微控制器，所述微控制器分别与所述量子系统、所述晶体振荡器和所述温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二次调节，和根据所接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三次调节。本发明提供了一种时间基准的设备，包括：GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；鉴相器，分别与GPS接收机和分频器连接，接收并比较由晶体振荡器产生的第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并根据所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；微控制器，所述微控制器分别与量子系统、所述晶体振荡器和所述温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二次调节，和所根据所述接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三次调节。可选的：所述GPS接收机至少包括NAVMAN公司的Jupiter12系列TU35-D410-021GPS模块。可选的：所述鉴相器是选用飞利浦公司型号为74HCT9046AIC的电流型鉴相器。可选的，所述晶体振荡器包括：起振振子电路，与所述温度补偿器连接；热敏电阻，与所述起振振子电路连接；变容二极管组，与所述起振振子电路连接；其中，通过所述热敏电阻的阻值变化和所述变容二极管组的容值变化，以抵消或者消减振荡频率的温度漂移。可选的，所述变容二极管组包括：第一变容二极管；第二变容二极管；第三变容二极管；其中，所述第一变容二极管、所述第二变容二极管、第三变容二极管分别与所述起振振子电路连接，并由所述第一变容二极管接收来自鉴相器的GPS纠偏信号对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿，由所述第二变容二极管接收来自所述温度补偿器的桥式压差信号对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿，由所述第三变容二极管接收来自量子系统的量子纠偏信号对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。可选的，所述温度补偿器包括：桥路测温电路；第一电压跟随器，与所述桥路测温电路连接；第二电压跟随器，与所述桥路测温电路连接；差分放大器，分别与所述第一电压跟随器、第二电压跟随器连接；增益线性调节电路，分别与所述差分放大器和所述微控制器连接；其中，通过增益线性调节电路获取温度补偿电压，并传输至所述微控制器后，由所述第二变容二极管根据所述温度补偿电压对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。本发明提供了一种用于时间基准的方法，所述方法包括：产生振荡信号；对所述振荡信号选频放大及信号整形后获得第一频率信号；将来自GPS天线的第二频率信号，与所述第一频率信号进行鉴相，获得GPS纠偏信号；依据所述GPS纠偏信号调整所述振荡信号的频率，以对晶体振子的非线性频率漂移进行一次补偿；检测用于产生所述振荡信号的信号源的工作环境温度参数，依据所述工作环境温度参数得到桥式压差信号，并依据所述桥式压差信号对晶体振子的非线性频率漂移进行二次补偿；将所述第一频率信号输送至量子系统处理，以获取量子纠偏信号，并依据所述量子纠偏信号对晶体振子的输出频率进行纠偏。可选的：所述第一频率信号的频率是10KHz；和/或，所述第二频率信号的频率是10KHz。本发明提供了一种用于时间基准的装置，所述装置包括：振荡信号产生模块，用于产生振荡信号；第一频率信号获取模块，用于对所述振荡信号选频放大及信号整形后获得第一频率信号；GPS纠偏信号获取模块，用于将来自GPS天线的第二频率信号，与所述第一频率信号进行鉴相，获得GPS纠偏信号；一次补偿模块，用于依据所述GPS纠偏信号调整所述振荡信号的频率，以对晶体振子的非线性频率漂移进行一次补偿；二次补偿模块，用于检测用于产生所述振荡信号的信号源的工作环境温度参数，依据所述工作环境温度参数得到桥式压差信号，并依据所述桥式压差信号对晶体振子的非线性频率漂移进行二次补偿；纠偏模块，用于将所述第一频率信号输送至量子系统处理，以获取量子纠偏信号，并依据所述量子纠偏信号对晶体振子的输出频率进行纠偏。有益效果：本发明提供的一种时间基准的系统，通过晶体振荡器用于产生振荡信号；选频放大器的输入端与所述晶体振荡器连接，接收所述振荡信号并选频放大；信号整形电路与所述选频放大器的输出端连接，以对经选频放大后的所述振荡信号进行信号整形，获取第一频率信号；隔离放大器的输入端与所述信号整形电路连接，将所述第一频率信号至少输送至以下接收器：量子系统、分频器；GPS接收机接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；鉴相器分别与所述GPS接收机和所述分频器连接，接收并比较所述第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；环路滤波器分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并检测所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；微控制器分别与所述量子系统、所述晶体振荡器和所述温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二次调节，和根据所接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三次调节。最终实现对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。具有结构简单，适应性广的特点。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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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时间基准的系统的结构框图；图2为本发明实施例提供的图1中温度补偿器的结构框图示意图；图3为本发明实施例提供的图1中晶体振荡器的结构框图示意图；图4为本发明实施例提供的用于时间基准的方法流程示意图；图5为本发明实施例提供的用于时间基准的装置框图。具体实施方式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，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本发明实施例所提及的A和/或B，表示了A和B、A或B两种情况，描述了A与B所存在的三种状态，如A和/或B，表示：只包括A不包括B；只包括B不包括A；包括A与B。同时，本发明实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本发明实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不是旨在限制本发明。请参阅图1-3，本发明一个实施例提供的一种时间基准的系统，至少包括：晶体振荡器100，信号处理器110，GPS接收机140，鉴相器150，环路滤波器160，量子系统130，分频器120，温度补偿器170和微控制器180。具体而言，晶体振荡器100与信号处理器110连接，使得晶体振荡器100置于恒温环境中的振子单元产生振荡信号，经信号处理器110信号处理后获得振荡信号分别传输至量子系统130、(DDS)分频器120及外用。作为优选，本发明实施例中的信号处理器110可以包括：选频放大器111，信号整形电路112和隔离放大器113。其中，所述选频放大器111的输入端与所述晶体振荡器100连接，接收所述振荡信号并选频放大。所述信号整形电路112与所述选频放大器111的输出端连接，以对经选频放大后的所述振荡信号进行信号整形，获取10KHz的第一频率信号。所述隔离放大器113的输入端与所述信号整形电路112连接，将所述第一频率信号至少输送至以下接收器：量子系统130、(DDS)分频器120。当然，本领域技术人员显然可以理解，本发明实施例中的信号处理器110仅是将晶体振荡器100所产生的振荡信号进行处理已获得10KHz的第一频率信号，并非对信号处理器110中的具体部件如选频放大器111，信号整形电路112和隔离放大器113进行限制。换句话说，只要是能将晶体振荡器100所产生的振荡信号进行处理已获得10KHz的第一频率信号的信号处理器110，无论其是否由选频放大器111，信号整形电路112和隔离放大器113构成，其均在本发明的保护范围之内。进一步地，本发明实施例中GPS接收机140用于接收来自GPS天线的频率信号，获取10KHz的第二频率信号。鉴相器150分别与所述GPS接收机和所述分频器连接，接收并比较所述第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号。环路滤波器160分别与所述鉴相器150和所述晶体振荡器100连接，以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器100的频率进行一次调节；使晶体振荡器100的频率和相位均与GPS接收机140的输入信号保持确定关系。该确定关系可以是当晶体振荡器100输出信号和GPS输入信号频率相等时，它们的瞬时相位差为一常量；反之，若它们瞬时相位差为一常量，则输入信号和输出信号频率相等。同时，10KHz的第一频率信号传输至量子系统130后，需要经过原子频标电路部分的倍频、综合，微波混频后得到原子钟原子基态0－0跃迁频率作用于原子，经量子系统130鉴频作用后，得到一个量子纠偏信号，用以判定此时该微波频率是否对准原子基态0－0跃迁频率，并通过微控制器180作用于晶体振荡器100，产生量子纠偏。另外，所述温度补偿器170分布在所述晶体振荡器100的外围部位，并实时检测所述晶体振荡器100的工作环境温度变化产生桥式压差信号。也即，所述微控制器180分别与所述量子系统130、所述晶体振荡器100和所述温度补偿器170连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器100的频率进行二次调节，和根据所接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器100的频率进行三次调节。最终实现对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。本发明实施例中，请继续参见图2，所述温度补偿器170至少包括：桥路测温电路170a、第一电压跟随器170b、第二电压跟随器170c、差分放大器170d和增益线性调节电路170e。其中，第一电压跟随器170b和第二电压跟随器170c分别与所述桥路测温电路170a连接。且本发明实施例中桥路测温电路170主要由两个阻值相同的R、一个预设温度值热敏电阻传感器Ro和一个测温热敏电阻Rk组成。其中，当半导体元器件工作环境温度恒定时，即热敏电阻Rk的测量值与预设值Ro相等，此时桥路测温电路170的A、B端输出电压差将为0，整个温度补偿输出端Uout输出为0。当半导体元器件工作环境温度发生改变时，则桥路测温电路170的A、B端形成一定的电压差，通过第一电压跟随器170b和第二电压跟随器170c传递送至差分放大器170d进行差分放大，且为了便于放大后的电压差能够有效采集，因此本发明实施例在差分放大器170d的输出端增设所述增益线性调节电路170e。得到的温度补偿电压差Uout送至微处理器180处理后，经压控电压作用于与晶体振荡器100，通过晶体振子串联电容量的变化，对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。对于晶体振荡器100，在本发明实施例中可以包括：起振振子电路100a,热敏电阻100b,变容二极管组100c。其中，起振振子电路100a分别与温度补偿器170、信号处理器110连接，热敏电阻100b与所述起振振子电路100a连接，变容二极管组100c与所述起振振子电路连接。作为优选，变容二极管组100c可以包括第一变容二极管100c1、第二变容二极管100c2和第三变容二极管100c3。具体来说，一方面，来自于GPS接收机140产生的第二频率信号与晶体振荡器100产生的第一频率信号通过鉴相器150后得到的GPS纠偏信号，作用于与晶体振子相串接的第一变容二极管100c1上，通过晶体振子串联电容量的变化，对晶体振子的非线性频率漂移进行一次补偿。又一方面，来自于温度补偿器170中的桥式压差信号，其反映了晶体振荡器100外围元器件的工作环境温度信息，馈送至微处理器180后，经处理得到的压控电压作用于与晶体振子相串接的第二变容二极管100c2上，通过晶体振子串联电容量的变化，对晶体振子的非线性频率漂移进行二次补偿。再一方面，来自于量子系统130的量子纠偏信号，其反映了晶体振荡器100的10MHz送至量子系统130后，经过原子频标电路部分的倍频、综合，微波混频后微波频率是否对准原子基态0－0跃迁频率信息，经微处理器180处理得到的压控电压作用于与晶体振子相串接的第三变容二极管100c3上，通过晶体振子串联电容量的变化，对晶体振子的输出10MHz信号频率进行纠偏。作为优选，本发明实施例中，所述GPS接收机至少包括NAVMAN公司的Jupiter12系列TU35-D410-021GPS模块；其拥有集成LNA，支持有源和无源天线，且该模块提供与1PPS信号同步的10KHz频率输出，时间精度优于100ns。所述鉴相器是选用飞利浦公司型号为74HCT9046AIC的电流型鉴相器，其电路设计使得鉴相器的输入输出特性很难出现死区，可以构成高精度的PLL。本发明的又一实施例提供了一种时间基准的设备，所述设备包括：GPS接收机，用于接收来自GPS天线的频率信号，获取第二频率信号；鉴相器，分别与GPS接收机和分频器连接，接收并比较由晶体振荡器产生的第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号；环路滤波器，分别与所述鉴相器和所述晶体振荡器连接，以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行一次调节；温度补偿器，所述温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并根据所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号；微控制器，所述微控制器分别与量子系统、所述晶体振荡器和所述温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二次调节，和所根据所述接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三次调节。需要说明的是，本发明的又一实施例时间基准的设备中，GPS接收机、鉴相器、环路滤波器、温度补偿器、微控制器与时间基准的系统中的各GPS接收机、鉴相器、环路滤波器、温度补偿器、微控制器完全相同，此处不再赘述，未详尽部分请参阅时间基准的系统实施例中各部分的详细说明。请参阅图4，本发明的再一实施例提供了一种用于时间基准的方法，所述方法至少包括如下步骤：步骤201：产生振荡信号；该步骤201而言，可以作为时间基准的方法实施例中的信号产生步骤，由晶体振荡器中置于怛温环境中的振子单元产生振荡信号。步骤201：对所述振荡信号选频放大及信号整形后获得第一频率信号；其中，由晶体振荡器所产生的振荡信号经过选频放大器、信号整形电路后得到第一频率信号。该第一频率信号的信号值为10khz。步骤203：将来自GPS天线的第二频率信号，与所述第一频率信号进行鉴相，获得GPS纠偏信号；步骤204：依据所述GPS纠偏信号调整所述振荡信号的频率，以对晶体振子的非线性频率漂移进行一次补偿；步骤205：检测用于产生所述振荡信号的信号源的工作环境温度参数，依据所述工作环境温度参数得到桥式压差信号，并依据所述桥式压差信号对晶体振子的非线性频率漂移进行二次补偿；步骤206：将所述第一频率信号输送至量子系统处理，以获取量子纠偏信号，并依据所述量子纠偏信号对晶体振子的输出频率进行纠偏。具体而言，在步骤203中通过GPS接收机接收来自GPS天线的频率信号，获取10KHz的第二频率信号。鉴相器接收并比较所述第一频率信号和所述第二频率信号之间的相位差，以产生GPS纠偏信号。在步骤204中环路滤波器以根据所述GPS纠偏信号对所述晶体振荡器100的频率进行一次调节；使晶体振荡器100的频率和相位均与GPS接收机140的输入信号保持确定关系。该确定关系可以是当晶体振荡器100输出信号和GPS输入信号频率相等时，它们的瞬时相位差为一常量；反之，若它们瞬时相位差为一常量，则输入信号和输出信号频率相等。同时，在步骤206中，10KHz的第一频率信号传输至量子系统后，需要经过原子频标电路部分的倍频、综合，微波混频后得到原子钟原子基态0－0跃迁频率作用于原子，经量子系统鉴频作用后，得到一个量子纠偏信号，用以判定此时该微波频率是否对准原子基态0－0跃迁频率，并通过微控制器作用于晶体振荡器，产生量子纠偏。另外，在步骤205中，通过温度补偿器分布在所述晶体振荡器的外围部位，并实时检测所述晶体振荡器的工作环境温度变化产生桥式压差信号。也即，微控制器分别与所述量子系统、所述晶体振荡器和所述温度补偿器连接，以根据所接收的量子纠偏信号对所述晶体振荡器的频率进行二次调节，和根据所接收的桥式压差信号对所述晶体振荡器的频率进行三次调节。最终实现对晶体振子的非线性频率漂移进行补偿。最后，请参阅图5，本发明基于上述用于时间基准的方法实施例，还提供了一种用于时间基准的装置，所述装置包括：振荡信号产生模块，用于产生振荡信号；第一频率信号获取模块，用于对所述振荡信号选频放大及信号整形后获得第一频率信号；GPS纠偏信号获取模块，用于将来自GPS天线的第二频率信号，与所述第一频率信号进行鉴相，获得GPS纠偏信号；一次补偿模块，用于依据所述GPS纠偏信号调整所述振荡信号的频率，以对晶体振子的非线性频率漂移进行一次补偿；二次补偿模块，用于将所述第一频率信号输送至量子系统处理，以获取量子纠偏信号，并依据所述量子纠偏信号对晶体振子的非线性频率漂移进行二次补偿；三次补偿模块，用于检测用于产生所述振荡信号的信号源的工作环境温度参数，依据所述工作环境温度参数得到桥式压差信号，并依据所述桥式压差信号对晶体振子的非线性频率漂移进行三次补偿。需要说明的是，本发明提供的装置实施例与方法实施例相对应，此处不再赘述，装置实施例未详述部分请参阅方法实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的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)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块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劳动的情况下，即可以理解并实施。以上对本发明所提供的时间基准的系统、设备、用于时间基准的方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。