一种基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于光电测试领域，涉及一种基于卫星导航系统的守时、授时精度测试装置及方法，该装置包括接收天线、卫星信号接收机、接口单元、B码解调单元、主控制单元、时序机及延时PLL单元、计算机和温度补偿晶振。本发明专利技术利用记录待测信号到达时刻的方式进行计算守时、授时精度，是一种测试过程简单，易于工程实现的基于GPS/北斗系统的守时、授时精度测试系统及方法。

Time and time precision testing device and method based on satellite time service system

The invention belongs to the field of photoelectric testing, relates to a satellite navigation system of timekeeping, timing accuracy testing device and method based on the device comprises a receiving antenna, satellite signal receiver, interface unit, B code demodulation unit, main control unit, timing and delay unit, PLL machine computer and temperature compensated crystal oscillator. The invention uses the signal recording time to calculate punctuality, accuracy, is a simple test process, easy GPS/ Beidou system punctuality, accuracy test system and method based on engineering realization.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电测试领域，涉及一种基于卫星导航系统的守时、授时精度测试装置及方法。
技术介绍
时间同步就是将不同地方的时钟对准，以其中一个时间作为标准时间，将另一个时钟调整成标准时间，从而达到时钟同步。随着科学技术的发展，高精度的时间同步广泛应用于各个行业。目前卫星授时系统主要有四种，分别是美国的GPS系统、中国的北斗系统、俄罗斯的GLONASS系统和欧洲旳伽利略系统。在我国境内，GPS系统和北斗系统的使用较为广泛。根据时钟同步信号的构成，有两种不同的同步实现方法，一种为串行/并行同步方式，一种为脉冲同步方式。串行/并行同步方式一般使用IRIG-B码(B时间码，按其信号特性可以分为交流AC码和直流DC码)，B时间码的时帧频率为1帧/s；可传递100位的信息(包括：年，月，日，时，分，秒)。各类设备每秒接收串行/并行时间信息，根据此数据流实现时钟同步。时钟同步信息数据包含了年月日时分秒等精确到秒的整秒信息。该方式相对简单，然而其最大的缺点是串行/并行接口获取的数据在传输过程中存在一定的时延，时钟同步精度较低，如需进一步提高时钟同步精度，需结合其他方式。脉冲同步方式，每隔固定的时间接收来自卫星的信号，产生一个脉冲信号，接收装置根据此脉冲使用相应的硬件和软件处理，将本地的时钟进行调整，从而达到用户时钟的同步，在理想的情况下，脉冲的周期、频率间隔均是等时间间距的接收。脉冲同步方式相对其他方式简单、易用。该信号一般是整秒的时间脉冲，作为时钟清零标准进行设备的时钟同步。在时间同步中最主要的指标是同步精度、守时精度。该项指标是B时间码接口终端主要指标。根据B时间码接口终端通用规范(GJB2991A-2008)，同步精度、守时精度的测量都需要被测设备可以输出标准秒脉冲，并且测试时需要一台Ⅳ型B码接口终端。实际测试中存在以下问题：(1)Ⅳ型B码接口终端在实际使用中普及率较低，测试条件不易满足；(2)对于无标准秒脉冲输出的设备，无有效测量手段；(3)该测试方法只能对有脉冲同步输出的设备进行测量，且无法对串行/并行同步进行测试。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置及方法。本专利技术的技术解决方案是：一种基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置，其特殊之处在于：包括接收天线、卫星信号接收机、接口单元、B码解调单元、主控制单元、时序机及延时PLL单元、计算机和温度补偿晶振；所述卫星信号接收机的输入端与接收天线相连，卫星信号接收机的输出端通过接口单元分别与B码解调单元、主控制单元以及计算机相连；所述B码解调单元通过接口单元与主控制单元相连；所述主控制单元通过接口单元分别与被测设备以及计算机相连；所述主控制单元在连接时序机及延时PLL单元后再通过接口单元与被测设备相连；所述温度补偿晶振与主控制单元相连；所述接口单元上设置有1PPS标准秒信号输出接口、B时间码输出接口和测试接口。较佳的，上述卫星信号接收机的PPS秒脉冲精度高于10ns，脉冲宽度为100±10ms，卫星锁定时间小于1分钟。较佳的，上述接口单元具有RS422输入输出接口、RS232输入输出接口、LVDS输入输出接口和SMA输入输出接口；所述SMA输入输出接口的延时小于5ns。较佳的，上述温度补偿晶振的工作频率高于10MHz，频率温度稳定度为±5ppm，老化率为±5ppm/年。较佳的，上述卫星信号接收机、接口单元、B码解调单元、主控制单元、时序机及延时PLL单元和温度补偿晶振封装于电控箱内部。本专利技术还提供一种基于卫星授时系统的授时精度测试方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：1)将接口单元的1PPS标准秒信号输出接口与被测设备的秒脉冲接口相连；将接口单元的B时间码输出接口与被测设备的B时间码接口相连；将被测设备的待测信号输出接口与接口单元的测试接口相连；2)接收天线将接收到的卫星信号发送至卫星信号接收机，卫星信号接收机锁定多颗卫星并接收卫星发送的B时间码信号和1PPS秒脉冲信号；3)卫星信号接收机将卫星锁定信号通过接口单元发送至计算机，计算机判断锁定的卫星数量是否大于或者等于4颗；若是，则执行步骤4)；若否，则调整接收天线的位置并返回步骤2)；4)卫星信号接收机将卫星锁定信号和接收到的1PPS秒脉冲信号通过接口单元发送至主控制单元，卫星信号接收机将接收到的B时间码信号通过接口单元发送至B码解调单元；5)B码解调单元将经过误码纠错或者相位自适应的B时间码信号通过接口单元发送至主控制单元，并每秒更新一次数据；主控制单元将接收到的B时间码信号输出至时序机及延时PLL单元，在时序机及延时PLL单元内完成交直流B时间码的成形、精度对齐和延时输出控制逻辑，然后通过接口单元的B时间码输出接口输出至被测设备；主控制单元将接收到的1PPS秒脉冲信号通过接口单元输出至被测设备；主控制单元接收温度补偿晶振输出的时钟信号，对时钟信号进行分频作为计数器，分频后频率不低于100MHz；通过计数值计算该时刻的微秒值，分辨率不低于0.1ms；计数值每秒由1PPS秒脉冲信号进行清零；6)被测设备接收到B时间码信号和1PPS秒脉冲信号后进行时间同步，同步完成后将待测信号通过接口单元的测试接口发送至主控制单元；7)主控制单元记录待测信号的到达时刻，读取待测信号的B时间码得到该时刻的天、时、分、秒信息，读取计数器的计数值得到该时刻的微秒信息；主控制单元将得到的时刻信息通过接口单元发送至计算机；8)计算机对被测设备的授时精度进行测试：若待测信号为1PPS秒脉冲信号，则计算机读取的时刻信息的天、时、分、秒值与被测设备一致，计算机读取的时刻信息的微秒值即为被测设备的授时精度；若待测信号为非1PPS秒脉冲信号，则计算机读取的时刻信息的天、时、分、秒值与被测设备一致，计算机读取的时刻信息的微秒值与待测信号的微秒值之差的绝对值即为被测设备的授时精度。较佳的，上述授时精度是重复测试三次以后的最大值。本专利技术还提供一种基于卫星授时系统的守时精度测试方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：1)将接口单元的1PPS标准秒信号输出接口与被测设备的秒脉冲接口相连；将接口单元的B时间码输出接口与被测设备的B时间码接口相连；2)接收天线将接收到的卫星信号发送至卫星信号接收机，卫星信号接收机锁定多颗卫星并接收卫星发送的B时间码信号和1PPS秒脉冲信号；3)卫星信号接收机将卫星锁定信号通过接口单元发送至计算机，计算机判断锁定的卫星数量是否大于或者等于4颗；若是，则执行步骤4)；若否，则调整接收天线的位置并返回步骤2)；4)卫星信号接收机将卫星锁定信号和接收到的1PPS秒脉冲信号通过接口单元发送至主控制单元，卫星信号接收机将接收到的B时间码信号通过接口单元发送至B码解调单元；5)B码解调单元将经过误码纠错或者相位自适应的B时间码信号通过接口单元发送至主控制单元，并每秒更新一次数据；主控制单元将接收到的B时间码信号输出至时序机及延时PLL单元，在时序机及延时PLL单元内完成交直流B时间码的成形、精度对齐和延时输出控制逻辑，然后通过接口单元的B时间码输出接口输出至被测设备；主控制单元将接收到的1PPS秒脉冲信号通过接口单元输出至被测设备；主控制单元接收温度补偿晶振输出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置，其特征在于：包括接收天线、卫星信号接收机、接口单元、B码解调单元、主控制单元、时序机及延时PLL单元、计算机和温度补偿晶振；所述卫星信号接收机的输入端与接收天线相连，卫星信号接收机的输出端通过接口单元分别与B码解调单元、主控制单元以及计算机相连；所述B码解调单元通过接口单元与主控制单元相连；所述主控制单元通过接口单元分别与被测设备以及计算机相连；所述主控制单元在连接时序机及延时PLL单元后再通过接口单元与被测设备相连；所述温度补偿晶振与主控制单元相连；所述接口单元上设置有1PPS标准秒信号输出接口、B时间码输出接口和测试接口。

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置，其特征在于：包括接收天线、卫星信号接收机、接口单元、B码解调单元、主控制单元、时序机及延时PLL单元、计算机和温度补偿晶振；所述卫星信号接收机的输入端与接收天线相连，卫星信号接收机的输出端通过接口单元分别与B码解调单元、主控制单元以及计算机相连；所述B码解调单元通过接口单元与主控制单元相连；所述主控制单元通过接口单元分别与被测设备以及计算机相连；所述主控制单元在连接时序机及延时PLL单元后再通过接口单元与被测设备相连；所述温度补偿晶振与主控制单元相连；所述接口单元上设置有1PPS标准秒信号输出接口、B时间码输出接口和测试接口。2.根据权利要求1所述的基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置，其特征在于：所述卫星信号接收机的PPS秒脉冲精度高于10ns，脉冲宽度为100±10ms，卫星锁定时间小于1分钟。3.根据权利要求1所述的基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置，其特征在于：所述接口单元具有RS422输入输出接口、RS232输入输出接口、LVDS输入输出接口和SMA输入输出接口；所述SMA输入输出接口的延时小于5ns。4.根据权利要求1所述的基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置，其特征在于：所述温度补偿晶振的工作频率高于10MHz，频率温度稳定度为±5ppm，老化率为±5ppm/年。5.根据权利要求1所述的基于卫星授时系统的守时、授时精度测试装置，其特征在于：所述卫星信号接收机、接口单元、B码解调单元、主控制单元、时序机及延时PLL单元和温度补偿晶振封装于电控箱内部。6.一种基于卫星授时系统的授时精度测试方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将接口单元的1PPS标准秒信号输出接口与被测设备的秒脉冲接口相连；将接口单元的B时间码输出接口与被测设备的B时间码接口相连；将被测设备的待测信号输出接口与接口单元的测试接口相连；2)接收天线将接收到的卫星信号发送至卫星信号接收机，卫星信号接收机锁定多颗卫星并接收卫星发送的B时间码信号和1PPS秒脉冲信号；3)卫星信号接收机将卫星锁定信号通过接口单元发送至计算机，计算机判断锁定的卫星数量是否大于或者等于4颗；若是，则执行步骤4)；若否，则调整接收天线的位置并返回步骤2)；4)卫星信号接收机将卫星锁定信号和接收到的1PPS秒脉冲信号通过接口单元发送至主控制单元，卫星信号接收机将接收到的B时间码信号通过接口单元发送至B码解调单元；5)B码解调单元将经过误码纠错或者相位自适应的B时间码信号通过接口单元发送至主控制单元，并每秒更新一次数据；主控制单元将接收到的B时间码信号输出至时序机及延时PLL单元，在时序机及延时PLL单元内完成交直流B时间码的成形、精度对齐和延时输出控制逻辑，然后通过接口单元的B时间码输出接口输出至被测设备；主控制单元将接收到的1PPS秒脉冲信号通过接口单元输出至被测设备；主控制单元接收温度补偿晶振输出的时钟信号，对时钟信号进行分频作为计数器，分频后频率不低于100MHz；通过计数值计算该时刻的微秒值，分辨率不低于0.1μs；计数值每秒由1PPS秒脉冲信号进行清零；6)被测设备接收到B时间码信号和1PPS秒脉冲信号后进行时间同步，同步完成后将待测信号通过接口单元的测试接口发送至主控制单...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹昆，薛勋，赵建科，李坤，刘尚阔，昌明，李晶，胡丹丹，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61