导航数据同步处理系统以及导航系统的制作方法

本实用新型涉及导航系统技术领域，尤其是涉及一种导航数据同步处理系统以及导航系统。

背景技术：

惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯性导航系统的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角与位置等信息。

但是，以惯性导航系统为主的组合导航系统中，普遍存在惯性导航系统采样频率与其他辅助导航系统采样频率不同步的情况。通常在惯性导航系统与全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)的组合系统中，惯性导航系统的采样频率一般为100Hz或者更高，而全球导航卫星系统的更新频率通常为1Hz，因此在两个系统组合的方式下，两个导航系统会存在时标不统一与时间不同步的问题，因此在导航计算过程中，会因时间不同步而带来导航解算的误差，从而影响到导航结果的精度。

目前，对于惯性导航系统为主的组合导航系统，时间不同步的解决方法是利用全球导航卫星系统的UTC和秒脉冲进行时间同步。这种方法没有考虑到在全球导航卫星系统的天线遮挡区域中会发生信号失锁的情况，从而会影响到时间同步处理的进行过程，影响到导航结果的精度。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种导航数据同步处理系统以及导航系统，以解决现有技术中存在的现有的时间不同步的解决方法没有考虑到在全球导航卫星系统的天线遮挡区域中会发生信号失锁的情况，从而会影响到时间同步处理的进行过程，影响到导航结果的精度的技术问题。的技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种导航数据同步处理系统，包括：晶振时钟电路、卫星信号接收机、现场可编程门阵列FPGA芯片、指令集计算机ARM处理器以及采集装置；

所述FPGA芯片分别与所述晶振时钟电路、所述卫星信号接收机以及所述ARM处理器连接，所述ARM处理器分别与所述卫星信号接收机、所述FPGA芯片以及所述采集装置连接；

所述晶振时钟电路，用于产生第一脉冲信号，并向所述FPGA芯片传输所述第一脉冲信号；

所述卫星信号接收机，用于接收并向所述FPGA芯片传输第二脉冲信号与世界标准时间UTC信息；

所述FPGA芯片，用于根据所述第二脉冲信号与所述UTC信息的接收状态，分别获取同步的授时脉冲信号或守时脉冲信号，并将所述授时脉冲信号或所述守时脉冲信号传输至所述ARM处理器；

所述ARM处理器，用于根据所述授时脉冲信号或所述守时脉冲信号，控制所述采集装置的数据采集时间同步，获得同步导航数据。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述采集装置包括：微惯性测量装置、里程计以及所述卫星信号接收机。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述微惯性测量装置包括：单轴加速度计以及单轴陀螺。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述ARM处理器包括：通用寄存器与状态寄存器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述卫星信号接收机为全球导航卫星系统GNSS接收板卡。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述晶振时钟电路包括：晶体振荡器、晶震控制芯片以及电容。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述微惯性测量装置用于测量运动角速度与运动加速度。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述里程计用于测量运动速度与运动里程。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种导航系统，包括：终端以及如第一方面的导航数据同步系统；

所述终端与所述导航数据同步系统之间通过无线通信连接；

所述导航数据同步系统中的ARM处理器将所述同步导航数据发送至终端。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述导航数据同步系统还包括：通用异步收发传输器；

所述ARM处理器通过所述通用异步收发传输器将所述同步导航数据发送至终端；

所述终端通过所述通用异步收发传输器向所述ARM处理器传输控制指令。

本实用新型实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供的导航数据同步处理系统以及导航系统中，导航数据同步处理系统包括现场可编程门阵列FPGA芯片、晶振时钟电路、卫星信号接收机、采集装置与指令集计算机ARM处理器，其中，FPGA芯片分别与晶振时钟电路、卫星信号接收机以及ARM处理器连接，ARM处理器分别与卫星信号接收机、FPGA芯片以及采集装置连接，另外，晶振时钟电路用于产生第一脉冲信号并向FPGA芯片传输第一脉冲信号，卫星信号接收机用于接收并向FPGA芯片传输第二脉冲信号与世界标准时间UTC信息，FPGA芯片用于根据第二脉冲信号与UTC信息的接收状态分别获取同步的授时脉冲信号或守时脉冲信号，并将授时脉冲信号或守时脉冲信号传输至ARM处理器，ARM处理器用于根据授时脉冲信号或守时脉冲信号控制采集装置的数据采集时间同步，从而获得同步导航数据，通过分别与晶振时钟电路、卫星信号接收机连接的FPGA芯片，使FPGA芯片在全球导航卫星系统的信号接收成功时，可以利用第二脉冲信号与第一脉冲信号获得同步的授时脉冲信号，而在全球导航卫星系统的信号接收失效时，FPGA芯片可以利用晶振时钟电路的第一脉冲信号进行处理，从而获得同步的守时脉冲信号，从而实现够根据第二脉冲信号与UTC信息的接收状态分别获取同步的授时脉冲信号或守时脉冲信号，所以无论全球导航卫星系统的信号接收成功或失败，都能够得到同步的脉冲信号，以保证ARM处理器能够根据同步的授时脉冲信号或同步的守时脉冲信号控制采集装置的数据采集时间同步，实现同步导航数据的获取，从而解决了现有技术中存在的现有的时间不同步的解决方法没有考虑到在全球导航卫星系统的天线遮挡区域中会发生信号失锁的情况，从而会影响到时间同步处理的进行过程，影响到导航结果的精度的技术问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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示出了本实用新型实施例一所提供的同步脉冲信号获取方法的流程图；

图2示出了本实用新型实施例二所提供的导航数据同步处理方法的流程图；

图3示出了本实用新型实施例三所提供的导航数据同步处理方法的流程图；

图4示出了本实用新型实施例三所提供的导航数据同步处理方法的另一流程图；

图5示出了本实用新型实施例三所提供的导航数据同步处理方法的另一流程图；

图6示出了本实用新型实施例四所提供的导航数据同步处理系统的结构示意图；

图7示出了本实用新型实施例五所提供的导航系统的结构示意图。

图标：4-导航数据同步处理系统；41-晶振时钟电路；42-卫星信号接收机；43-FPGA芯片；44-ARM系统；45-采集装置；46-通用异步收发传输器；5-导航系统；51-终端。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前时间不同步的解决方法没有考虑到在全球导航卫星系统的天线遮挡区域中会发生信号失锁的情况，从而会影响到时间同步处理的进行过程，影响到导航结果的精度，基于此，本实用新型实施例提供的一种导航数据同步处理系统以及导航系统，可以解决现有技术中存在的现有的时间不同步的解决方法没有考虑到在全球导航卫星系统的天线遮挡区域中会发生信号失锁的情况，从而会影响到时间同步处理的进行过程，影响到导航结果的精度的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种导航数据同步处理系统以及导航系统进行详细介绍。

实施例一：

本实用新型实施例提供的一种同步脉冲信号获取方法，可以应用于现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array简称FPGA)芯片，该方法也可以为微惯性导航系统与全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，简称GNSS)的组合系统的同步脉冲信号获取方法，如图1所示，同步脉冲信号获取方法包括：

S11：接收晶振时钟电路传输的第一脉冲信号。

其中，晶振时钟电路为高精度晶振时钟电路，接收晶振时钟电路产生的时钟，FPGA芯片内部倍频后作为同步时钟产生的计数源。

S12：接收卫星信号接收机传输的第二脉冲信号与世界标准时间(Coordinated Universal Time，简称UTC)信息。

因此，通过该步骤可以在GNSS有效时，接收GNSS提供的秒脉冲信号和UTC时间帧信息。其中，第二脉冲信号为秒脉冲信号，UTC信息为UTC时间帧信息。

S121：当第二脉冲信号与UTC信息接收成功时，通过第二脉冲信号校正第一脉冲信号，获得同步的授时脉冲信号。

具体的，通过本步骤用第二脉冲信号修正第一脉冲信号，从而获得同步的授时脉冲信号。其中，第一脉冲信号指倍频后的时钟脉冲数，例如，假设25M的晶振电路，输入到FPGA芯片时25MHZ的外部时钟信号，FPGA芯片根据这个25MHZ信号内部倍频成100M的时钟，理想情况下，两个秒脉冲(Pulse Per Second，简称1PPS)之间会是100M个时钟脉冲个数，但由于晶振的本身及环境影响的偏差，这个数有可能是90M个或者110M个。例如，可以通过连续的两个1PPS计算出相隔90M个时钟，如果GNSS失锁，下次便没有1PPS信号了，内部计算时钟脉冲数累计到90M就输出守时脉冲信号，以保证1PPS的连续性和精度。

S122：当第二脉冲信号与UTC信息接收失败时，根据接收失败前最后接收到的UTC信息与第二脉冲信号，通过第一脉冲信号进行解算，获得同步的守时脉冲信号。

具体的，在GNSS无效时，利用GNSS有效时的最后一个时刻秒脉冲和时间帧信息，利用高精度晶振电路自身的时钟信息，利用FPGA芯片生成时间帧信息整数。因此，在GNSS信号失锁时还能够授时，获得同步的守时脉冲信号，所以通过该方法可以实现连续的同步脉冲信号的获取。

第一脉冲信号为FPGA芯片根据接收的晶振时钟电路产生的时钟，倍频到更高频率的时钟脉冲。第二脉冲信号本质上是接收机的1PPS，由于晶振随上电时间或者环境影响，其产生的时钟信号会有误差，导致FPGA芯片倍频出来的时钟也会有偏差，因此要使用1PPS实时的校准这个倍频的时钟信号。

本实用新型实施例中的方法针对微型惯性测量单元(Miniature Inertial Measurement Unit，简称MIMU)与GNSS的采样频率不一致，利用GNSS授时与高精度时钟守时的功能，通过秒脉冲(pulse per second，简称1PPS)同步FPGA脉冲，从而使得后期的信号采集得以同步。因此，通过该方法可以使FPGA芯片具备在GNSS信号有效时精确授时，以及在GNSS信号无效时也能够长时间守时的功能。因此，通过该方法实现了利用秒脉冲1PPS修正FPGA生成的基准时钟脉冲。

实施例二：

本实用新型实施例提供的一种导航数据同步处理方法，可以应用于FPGA芯片，该方法也可以为微惯性导航系统与GNSS的组合系统的时间同步处理方法，如图2所示，导航数据同步处理方法包括：

S21：接收晶振时钟电路传输的第一脉冲信号。

本步骤中，晶振时钟电路为高精度晶振时钟电路，第一脉冲信号为秒脉冲信号。作为一个有选方案，接收晶振时钟电路产生的时钟，FPGA芯片内部倍频后作为同步时钟产生的计数源。

S22：接收卫星信号接收机传输的第二脉冲信号与UTC信息。

因此，通过该步骤可以在GNSS有效时，接收GNSS提供的秒脉冲信号和UTC时间帧信息。其中，第二脉冲信号为秒脉冲信号，UTC信息为UTC时间帧信息。

S23：根据第二脉冲信号与UTC信息的接收状态，分别获取同步的授时脉冲信号或守时脉冲信号。

在实际应用中，根据有效标志位判断卫星导航系统状态信息，卫星导航有效时间授时，卫导失锁状态下便能够无缝切换到守时功能。

S24：将授时脉冲信号或守时脉冲信号传输至指令集计算机(Advanced RISC Machines，简称ARM)系统，以使ARM系统根据授时脉冲信号或守时脉冲信号，控制采集装置的数据采集时间同步，获得同步导航数据。

作为本实施例的优选实施方式，采集装置可以包括：微惯性测量装置(Inertial measurement unit，简称IMU)、里程计以及卫星信号接收机。因此在本步骤中，根据修正后的晶振提供的精准的时间信息，在ARM中对IMU信息和解算导航信息添加时间标记。

具体的，将所述授时脉冲信号或所述守时脉冲信号传输至指令集计算机ARM系统，以使ARM系统根据脉冲信号，校正ARM内部时钟信号，从而使得ARM内部时钟信号与秒脉冲信号严格对齐，导航数据采集具有严格的时间同步，获得同步导航数据。

如果在步骤S23中获取的是同步的授时脉冲信号，则将该授时脉冲信号传输至指令集计算机ARM系统；在步骤S23中，如果获取的是同步的守时脉冲信号，则将该守时脉冲信号传输至指令集计算机ARM系统。

因此，该方法针对MIMU、GNSS、里程(odograph，简称OD)信号的采样频率不一致，利用GNSS授时与高精度时钟守时功能，通过1PPS同步FPGA脉冲，从而使得信号采集同步。因此，通过该方法可以在GNSS信号有效的情况时实现精确授时，同时也能够在GNSS信号无效的情况时实现长时间守时，从而实现ARM系统根据前一步获取的同步的授时脉冲信号或同步的守时脉冲信号，来控制微惯性测量装置、里程计以及卫星信号接收机等采集装置的数据采集时间同步，从而实现同步导航数据的获取。

本实施例中，对于全天、全地域连续的时间同步信息，通过该方法能够将这些信息与多台IMU信号及导航信息结合，为这些信息提供同步时间标签，从而实现具备严格的时间同步数据。

其中，对于时间标签的获取方法，是采用线性插值方法获得信息的时间延迟的补偿，时间信息与采集的传感器的信息一起发送终端或其他执行机构，用于后续的数据处理与分析。

实施例三：

本实用新型实施例提供的一种导航数据同步处理方法，可以应用于FPGA芯片，该方法也可以为微惯性导航系统与GNSS的组合系统的时间同步处理方法，如图3所示，导航数据同步处理方法包括：

S31：接收晶振时钟电路传输的第一脉冲信号。

其中，晶振时钟电路为高精度晶振时钟电路，第一脉冲信号为秒脉冲信号。作为一个有选方案，接收晶振时钟电路产生的时钟，FPGA芯片内部倍频后作为同步时钟产生的计数源。

S32：接收卫星信号接收机传输的第二脉冲信号与UTC信息。

因此，通过该步骤可以在GNSS有效时，接收GNSS提供的秒脉冲信号和UTC时间帧信息。其中，第二脉冲信号为秒脉冲信号，UTC信息为UTC时间帧信息。

S321：当第二脉冲信号与UTC信息接收成功时，通过第二脉冲信号校正第一脉冲信号，获得同步的授时脉冲信号，将授时脉冲信号传输至ARM系统。

具体的，通过本步骤用第二脉冲信号修正第一脉冲信号，从而获得同步的授时脉冲信号。

S322：当第二脉冲信号与UTC信息接收失败时，根据接收失败前最后接收到的UTC信息，通过第一脉冲信号进行解算，获得同步的守时脉冲信号，将守时脉冲信号传输至ARM系统。

本步骤中，在所述第二脉冲信号与所述UTC信息接收失败时，根据接收失败前最后接收到的所述UTC信息与所述第二脉冲信号，在第一脉冲信号到来时，在所述UTC信息的时间秒位增加一秒，获得同步的守时脉冲信号。具体的，每当第一脉冲到来时，在所述UTC信息的时间秒位增加相应秒数。需要说明的是，当倍频时钟脉冲计数到预定值时，便是第一脉冲信号到来的时候，因此，上述过程是在倍频的时钟个数达到预设值时，UTC时间增加一秒。

具体的，在GNSS无效时，利用GNSS有效时的最后一个时刻秒脉冲和时间帧信息，利用高精度晶振电路自身的时钟信息，生成时间帧信息整数。在GNSS信号失锁时还能够授时，获得同步的守时脉冲信号，所以通过该步骤可以实现连续的同步脉冲信号的获取。因此，通过该步骤实现了利用秒脉冲1PPS修正FPGA生成的基准时钟脉冲。

S33：使ARM系统根据授时脉冲信号或守时脉冲信号，控制微惯性测量装置、里程计以及卫星信号接收机的数据采集时间同步，获得同步采集数据。

S34：使ARM系统根据UTC信息通过线性插值法补偿同步采集数据的采集延迟时间，获得同步导航数据。

本步骤中，根据UTC信息计算微惯性测量装置、里程计以及卫星信号接收机的采集延迟时间，并通过线性插值法补偿采集延迟时间，获得带有时间标签的同步导航数据。其中，微惯性测量装置可以为微惯性测量单元。

进一步的是，根据系统自带时钟计算微惯性测量装置、里程计以及卫星信号接收机的采集延迟时间，并通过线性插值法补偿所述采集延迟时间，将ARM采集到的里程计、微惯性测量装置、卫行导航信息等，添加时间标签。

具体的，对于时间标签的获取方法，是采用线性插值方法获得信息的时间延迟的补偿，时间信息与采集的传感器的信息一起发送终端或其他执行机构，用于后续的数据处理与分析。

S35：将同步导航数据发送至终端。

S36：接收终端通过无线通信连接发送的控制指令。

卫星信号接收机用于接收全球导航卫星系统GNSS的数据。

在实际应用中，如图4所示，FPGA芯片也可以为时间同步模块、CPU等。本方法可以通过GNSS提供的UTC与秒脉冲1PPS、高精度时钟提供的1PPS来进行时间同步，获得时间同步的1PPS与UTC，并将同步的1PPS与UTC发送到导航计算机，使导航计算机能够根据该同步的1PPS与UTC，同步采集和处理微惯性测量单元的MIMU数据、卫星信号接收机接收到的GNSS数据、里程计信息中的里程数据，从而进行导航计算机数据采集同步处理。其中，里程数据可以包括：里程的增量、速度等，GNSS数据可以包括：位置与速度等，MIMU数据可以包括：气压数据、地磁场的地磁数据、加速度计的加计数据、陀螺仪传感器的陀螺数据等。因此，导航计算机对微惯性测量单元的陀螺、加计、地磁、气压的数据，里程计的增量、速度，以及GNSS的位置、速度等数据进行同步采集。

如图4所示，实用新型实施例提供的方法在进行信号时间同步处理的过程中，利用了外部1PPS进行时间同步，以同步导航计算机的时钟信号进行GNSS的数据、MIMU数据以及里程数据的信号采集，并最终将获取的同步数据发送至个人计算机(personal computer，简称PC)客户端进行存储与显示，同时，用户也可以通过PC客户端向导航计算机发送控制命令，实现用户通过PC等终端使用导航系统以获取精确的导航数据。

作为一个优选方案，如图5所示，首先执行开始任务，开始后启动自检，然后GNSS接收板卡等卫星信号接收装置接收GNSS的UTC与第一脉冲信号的秒脉冲1PPS，并将该UTC与第一脉冲信号1PPS传输至时间同步模块即FPGA芯片，时间同步模块也同时接收来自高精度时钟产生的第二脉冲信号的1PPS。时间同步模块在GNSS提供的UTC与1PPS信号接收有效时即在GNSS有效期间，校正高精度时钟1PPS信号，使得与GNSS的1PPS同步，即进行时间授时的时间同步处理，从而使同步的1PPS进行发送，以及使GNSS的UTC进行转发；时间同步模块在GNSS提供的UTC与1PPS信号接收无效时即在GNSS无效期间，即进行时间守时的时间同步处理，从而生成同步的UTC与根据高精度时钟得到的同步1PPS。

具体的，当GNSS失锁时，时间同步模块判断到GNSS失锁后，接收来自高精度时钟1PPS后，时间同步模块在上一秒的UTC报文中的时间秒加1秒，生成同步的UTC与根据高精度时钟得到的同步1PPS。

最后，无论GNSS有效或无效，都将最终得到的UTC与最终同步的1PSS发送至ARM系统，这样保障了时间同步模块为ARM系统提供外部时间信息UTC和1PSS。

需要说明的是，ARM系统接在收到时间同步模块的UTC和1PPS后，进行与内部时钟对齐的过程，即利用1PPS校准采样时钟，例如采样频率为100Hz时，计算采集MIMU、GNSS、里程计的采样补偿时间延迟，利用线性插值法实时补偿时间延迟，实现MIMU、GNSS与OD的1PPS采样同步，通过ARM系统形成MIMU、GNSS与OD的组合导航。同样，最后将时间同步后的导航结果信息进行导航解算并补偿时间延迟，最终发送至PC客户端。

本实施例中，ARM系统采集MIMU信号、GNSS信号、里程信号时，计算采样时刻时间延迟，通过线性插值方法补偿时间延迟误差，使得采样时间严格与1PSS对齐，使得对组合导航系统计算的导航结果进行同步，最后将时间同步后的传感器信息等采集数据、导航结果和时间标签通过通用异步收发传输器(Universal Asynchronous Receiver，简称UART)发送至PC用户端，进行存储。

因此，对于全天、全地域连续的时间同步信息，通过该方法能够将这些信息与多台IMU信号及导航信息结合，为这些信息提供同步时间标签，从而实现具备严格的时间同步数据。

其中，对于时间标签的获取方法，是采用线性插值方法获得信息的时间延迟的补偿，时间信息与采集的传感器的信息一起发送终端或其他执行机构，用于后续的数据处理与分析。

实施例四：

本实用新型实施例提供的一种导航数据同步处理系统，如图6所示，导航数据同步处理系统4包括：晶振时钟电路41、卫星信号接收机42、FPGA芯片43、ARM系统44以及采集装置45。

FPGA芯片分别与晶振时钟电路、卫星信号接收机以及ARM处理器连接，ARM处理器分别与卫星信号接收机、FPGA芯片以及采集装置连接。

其中，晶振时钟电路为高精度晶振时钟电路，第一脉冲信号为秒脉冲信号，晶振时钟电路用于产生第一脉冲信号，并向FPGA芯片传输第一脉冲信号。卫星信号接收机用于接收并向FPGA芯片传输第二脉冲信号与世界标准时间UTC信息。

因此，FPGA芯片可以在GNSS有效时，接收GNSS提供的秒脉冲信号和UTC时间帧信息。其中，第二脉冲信号为秒脉冲信号，UTC信息为UTC时间帧信息。

进一步，FPGA芯片用于根据第二脉冲信号与UTC信息的接收状态，分别获取同步的授时脉冲信号或守时脉冲信号，并将授时脉冲信号或守时脉冲信号传输至ARM处理器。

此外，ARM系统用于根据授时脉冲信号或守时脉冲信号，控制采集装置的数据采集时间同步，获得同步导航数据。其中，采集装置可以包括：微惯性测量单元、里程计以及卫星信号接收机。

另外，微惯性测量装置可以包括：单轴加速度计以及单轴陀螺。ARM处理器可以包括：通用寄存器与状态寄存器。卫星信号接收机可以为全球导航卫星系统GNSS接收板卡。晶振时钟电路可以包括：晶体振荡器、晶震控制芯片以及电容。

作为本实施例的优选实施方式，微惯性测量装置可以用于测量运动角速度与运动加速度。里程计可以用于测量运动速度与运动里程。

进一步，FPGA芯片用于根据第二脉冲信号与UTC信息的接收状态，分别获取同步的授时脉冲信号或守时脉冲信号，并将授时脉冲信号或守时脉冲信号传输至ARM系统。

此外，ARM系统用于根据授时脉冲信号或守时脉冲信号，控制采集装置的数据采集时间同步，获得同步导航数据。其中，采集装置可以包括：微惯性测量单元、里程计以及卫星信号接收机。

优选的，时间同步处理过程是利用外部1PPS同步ARM系统内部的时钟信号而进行信号采集，比较ARM系统内部的时钟与MIMU、GNSS、OD等的各个传感器数据采集的时钟，并计算采集时间延迟，通过线性插值保持各个传感器信息严格同步，采集带有时间标签的传感器信息，最后经URAT发送至PC客户端，进行存储。

作为本实施例的另一种实施方式，导航计算机中的中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)可以为FPGA芯片与ARM系统结合的装置。作为一个优选方案，UTC信息是以报文协议中GPZDA码的格式进行传输，并实时的传输至CPU中的FPGA芯片进行继续的时间同步处理。因此，FPGA芯片进行前期的时间同步的处理过程，ARM系统进行后期的采集同步的处理过程。

因此，导航数据同步处理系统4主要组成可以包括：微惯性测量单元、GNSS接收板卡等卫星信号接收装置、里程计、导航计算机、高精度时钟电路、提供电力的电源以及负责与终端进行通讯的通信模块。

实施例五：

本实用新型实施例提供的一种导航系统，如图7所示，导航系统5包括：终端51以及上述实施例一提供的导航数据同步处理系统，终端51与导航数据同步系统4之间可以通过无线通信连接。导航数据同步系统4中的ARM处理器可以将同步导航数据发送至终端。

如图7所示，导航数据同步系统4还可以包括：通用异步收发传输器46，ARM处理器可以通过通用异步收发传输器46将同步导航数据发送至终端51。终端51也可以通过通用异步收发传输器46向ARM处理器传输控制指令。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

附图中的流程图和框图显示了根据本实用新型的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本实用新型实施例提供的导航系统，与上述实施例提供的导航数据同步处理系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

作为本实施例的另一种实施方式，ARM系统44也可以为处理器的形式，其中，处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本实用新型实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本实用新型实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。

本实用新型实施例所提供的进行同步脉冲信号获取方法与导航数据同步处理方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。