北斗和gps雙模授時嵌入式時間同步設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于衛星授時技術領域，具體涉及一種采用北斗和GPS雙模切換技術實現時間同步的設備。
【背景技術】
[0002]時間同步設備是向測控系統提供基準時間信息與頻率信息的設備，只有測控系統之間實現了時間同步才可進行其他一切活動。其技術的核心是授時同步和時間碼的傳遞，隨著眾多授時方式的出現并快速發展，時間同步技術也終將不斷地前進。
[0003]時間碼的傳遞則主要是對IRIG-B碼進行設計與運用，格式標準定制于美國靶場司令委員會下屬的革G場儀器組(Inter-Range Instrumentat1n Group，IRIG)。作為一種重要的用于時間同步的串行時間碼，IRIG-B碼分為直流碼(DC碼)和交流碼(AC碼)兩種格式，被廣泛的運用于靶場測控中心、軍隊指揮中心及電力系統等。
[0004]國內對于時間同步設備的研制經歷了一個由國外引進到國內生產的過程。早在二十世紀50年代，因為武器的實驗需要我國從蘇聯購買了第一套時間同步設備，后來為了滿足各種實驗的需求國內也相繼開發出了眾多類型的終端，但由于沒有一個統一的標準一度出現了設備品種繁多、參數不同、體積龐大及設計原理復雜的局面，1984年我國研制出了以IRIG-B碼為格式碼的時間編碼鐘，因其同步精度、頻率及可靠性等各項指標都達到要求而在1986年將IRIG-B碼作為同步設備的首選碼。雖其后的一段時間內因為廠商對于技術標準掌握的不純熟而使得產品存在部分問題，但后來國家頒布的同步標準使這一情況得到了改善。從90年代到現在的二十幾年里，中科院國家授時中心也相繼發布了基于IRIG-B碼的時間同步裝置，但在功能的實現上都較為單一，諸如基于GPS實現直流碼或者交流碼的產生等。雖然這些產品也為業內提供了很好的標準，但是考慮到部分條件的限制，只有將GPS和我國自主研發的北斗組合起來進行雙模授時才可更好地實現時間的同步。
[0005]目前現有的時間同步設備一般都是采用單一的授時方式，對于時間同步碼也只是單一的編碼或者解碼并且對于實時時間信息沒有一個顯示功能。隨著科學技術的發展，對于還停留在國家標準層面的時間同步碼編碼解碼精度已經慢慢不能滿足需求。
【實用新型內容】
[0006]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，該北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備克服了上述諸如時間同步的授時方式及功能實現單一、時間精度不高等技術上的缺陷，滿足了通過軟件智能切換的多種衛星授時方式、高精度時間同步碼編碼輸出、時間同步碼輸入解碼以及實時時間信息顯示與模式切換功能于一體的要求。
[0007]本實用新型為了解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0008]一種北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，包括可編程邏輯器件以及分別與所述可編程邏輯器件連接的北斗接收機、GPS接收機和嵌入式微控制器，還設有分別與所述可編程邏輯器件連接的外部硬件電路集成串口、IRIG-B(DC)碼輸入隔離模塊、IRIG-B(DC)碼差分輸出模塊、IRIG-B(AC)碼硬件輸出模塊以及IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊，其中，所述可編程邏輯器件采用EP2C8T144C8N，所述嵌入式微控制器采用STM32F103RBT6，所述嵌入式微控制器具有按鍵輸入接口和液晶顯示輸出接口，所述按鍵輸入接口連接嵌入式按鍵，所述液晶顯示輸出接口連接嵌入式液晶顯示器，上位機與所述外部硬件電路集成串口連接。
[0009]進一步地說，IRIG-B (AC)碼硬件輸出模塊包括依次連接的DA轉換芯片、低通濾波器、運算放大器和變壓器。
[0010]進一步地說，IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊具有依次連接的隔離變壓器、絕對值放大電路、過零比較電路。
[0011]進一步地說，IRIG-B(DC)碼輸入隔離模塊具有隔離芯片和隔離電源。
[0012]進一步地說，所述可編程邏輯器件通過1 口與所述北斗接收機和所述GPS接收機連接。
[0013]進一步地說，所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B(AC)碼硬件輸出模塊通過1 口連接。
[0014]進一步地說，所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊之間預留有進行脈沖信號傳輸的1 口。
[0015]進一步地說，所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B(DC)碼輸入隔離模塊通過1 口連接。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]I)授時模式的選擇上集成北斗與GPS兩種、模式切換上采用上位機串口處理與嵌入式按鍵處理兩種方式協同工作；
[0018]2)設備功能上集成時間同步碼編解碼一體化；
[0019]3)利用嵌入式微控制器與可編程邏輯器件之間建立獨特的協議通道，用于對北斗/GPS/直流碼解碼/交流碼解碼/自定義守時五種時間及狀態進行顯示；
[0020]4)在直流碼解碼硬件設計中，采用隔離方式使得可編程邏輯器件避免擊穿問題；
[0021]5)在交流碼編碼模塊設計中，使用較為先進的AD轉換芯片進行電路設計，從而提升交流碼輸出的穩定性與精度；
[0022]6)在交流碼解碼模塊設計中，使用較為先進的嵌入式微控制器進行電路設計，從而提升交流碼解碼效率。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備的原理框圖；
[0024]圖2為本實用新型的IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊的硬件原理圖。
【具體實施方式】
[0025]以下通過特定的具體實例說明本實用新型的【具體實施方式】，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本實用新型的優點及功效。本實用新型也可以其它不同的方式予以實施，即，在不悖離本實用新型所揭示的范疇下，能予不同的修飾與改變。
[0026]實施例:一種北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，包括可編程邏輯器件I以及分別與所述可編程邏輯器件連接的北斗接收機2、GPS接收機3和嵌入式微控制器4，還設有分別與所述可編程邏輯器件連接的外部硬件電路集成串口 5、IRIG-B(DC)碼輸入隔離模塊6、IRIG-B (DC)碼差分輸出模塊7、IRIG-B (AC)碼硬件輸出模塊8以及IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊9，如圖1所示。其中，所述可編程邏輯器件采用EP2C8T144C8N，所述嵌入式微控制器采用STM32F103RBT6，所述嵌入式微控制器具有按鍵輸入接口和液晶顯示輸出接口，所述按鍵輸入接口連接嵌入式按鍵，所述液晶顯示輸出接口連接嵌入式液晶顯示器，上位機與所述外部硬件電路集成串口連接。
[0027]IRIG-B (AC)碼硬件輸出模塊包括依次連接的DA轉換芯片、低通濾波器、運算放大器和變壓器，可編程邏輯器件內部設計最終輸出的是交流碼的數字信號，通過DA轉換芯片及后續處理輸出模擬信號，DA轉換芯片輸出差分信號后，為了防止干擾將信號經過7階低通濾波器進行濾波處理，由于經過濾波器后的信號還是差分信號，所以要將差分信號經過運算放大器變成單端信號。
[0028]IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊具有依次連接的隔離變壓器、絕對值放大電路、過零比較電路。IRIG-B(AC)碼于信道傳輸后發生變形衰減等現象，在進行解碼時肯定需要對其進行硬件處理，隔離變壓器是為了將輸入的交流信號進行隔直通交處理，絕對值放大電路是用來產生兩路等幅反相的交流信號，過零比較電路是為了生成解碼所需的頻率信號，IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊的硬件原理圖如圖2所示。
[0029]IRIG-B(DC)碼輸入隔離模塊具有隔離芯片和隔離電源。
[0030]所述可編程邏輯器件通過1 口與所述北斗接收機和所述GPS接收機連接。
[0031]所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B(AC)碼硬件輸出模塊通過1 口連接。
[0032]所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊之間預留有進行脈沖信號傳輸的1 口。
[0033]所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B(DC)碼輸入隔離模塊通過1 口連接。
【主權項】
1.一種北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，其特征在于:包括可編程邏輯器件(I)以及分別與所述可編程邏輯器件連接的北斗接收機(2)、GPS接收機(3)和嵌入式微控制器(4)，還設有分別與所述可編程邏輯器件連接的外部硬件電路集成串口(5)、IRIG-B直流碼輸入隔離模塊出)、IRIG-B直流碼差分輸出模塊(7)、IRIG-B交流碼硬件輸出模塊(8)以及IRIG-B交流碼輸入解碼模塊(9)，其中，所述可編程邏輯器件采用EP2C8T144C8N，所述嵌入式微控制器采用STM32F103RBT6，所述嵌入式微控制器具有按鍵輸入接口和液晶顯示輸出接口，所述按鍵輸入接口連接嵌入式按鍵，所述液晶顯示輸出接口連接嵌入式液晶顯示器，上位機與所述外部硬件電路集成串口連接。2.如權利要求1所述的北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，其特征在于:IRIG-B交流碼硬件輸出模塊包括依次連接的DA轉換芯片、低通濾波器、運算放大器和變壓器。3.如權利要求1所述的北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，其特征在于:IRIG-B交流碼輸入解碼模塊具有依次連接的隔離變壓器、絕對值放大電路、過零比較電路。4.如權利要求1所述的北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，其特征在于:IRIG-B直流碼輸入隔離模塊具有隔離芯片和隔離電源。5.如權利要求1所述的北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，其特征在于:所述可編程邏輯器件通過1 口與所述北斗接收機和所述GPS接收機連接。6.如權利要求1所述的北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，其特征在于:所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B交流碼硬件輸出模塊通過1 口連接。7.如權利要求1所述的北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，其特征在于:所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B交流碼輸入解碼模塊之間預留有進行脈沖信號傳輸的1□ O8.如權利要求1所述的北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，其特征在于:所述可編程邏輯器件與所述IRIG-B直流碼輸入隔離模塊通過1 口連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種北斗和GPS雙模授時嵌入式時間同步設備，以可編程邏輯器件、北斗接收機、GPS接收機和嵌入式微控制器為核心，還設有外部硬件電路集成串口、IRIG-B(DC)碼輸入隔離模塊、IRIG-B(DC)碼差分輸出模塊、IRIG-B(AC)碼硬件輸出模塊及IRIG-B(AC)碼輸入解碼模塊，嵌入式微控制器連接嵌入式按鍵和液晶顯示器，利用可編程邏輯器件與嵌入式微控制器進行IRIG-B碼系統設計，通過協議將GPS、北斗、直流碼解碼、交流碼解碼、守時五種方式的當前模式、當前時間信息以及模式的狀態集成于一條碼流中，傳輸給嵌入式微控制器進行串口處理后從液晶顯示器顯示出，滿足了多種衛星授時、高精度時間同步碼編碼輸出及輸入解碼以及實時時間信息顯示與模式切換功能于一體的要求。
【IPC分類】G04R20/04
【公開號】CN204667049
【申請號】CN201520311349
【發明人】唐彬, 王軍, 張德鋒
【申請人】昆山市工業技術研究院有限責任公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月14日