一种用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置，包括：包括GPS接收模块、主控单元；所述GPS接收模块分别与主控单元通信连接；所述GPS接收模块捕捉GPS卫星信号，并将GPS卫星信号转换处理，所述GPS接收模块将转换后的数据输出至所述主控单元，所述主控单元解码后得到标准的时间信号传输至上位机显示。本发明专利技术能够生成连续的高精度秒脉冲来维持精确可靠的同步，实现了高精度时间信号输出。即便是在GPS信号出现异常时，同步装置自身也能产生连续的PPS保证GPS时间的同步。在强电磁干扰下无论GPS信号是否正常，都能保持相当高的精度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置
本专利技术涉及一种GPS时间同步装置，特别涉及一种用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置，属于通信

技术介绍
电磁法是通过获取大地介质对射入电磁场的响应，来获得地下地质体或矿体电导率结构信息的方法。由于金属矿通常具有的良好导电性，因此，电磁法勘探是寻找金属矿最为有效的地球物理勘探手段。对于电磁法勘探而言，离不开可靠的电磁勘探仪器装备。而在电磁法勘探仪器的研制中，设计发射机和接收机之间的同步又是其中一项非常关键的技术，因为在实际的野外实验中，接收机和发射机都按照事先设定好的频率表自动进行信号的发射与接收，无需手动操作，所以需要保证发射与接收的同步，因而发射机和接收机需要进行时间的同步。关于时间同步方式，目前最常用方法是采用GPS进行同步。在发射机和接收机中分别采用相同的GPS芯片，由于GPS同步不受距离及地形影响，并且GPS输出的时间准确度很高，因此采用GPS是一种比较好的同步方式。然而，现有的GPS时间同步装置经常会忽略GPS找星的问题，同时对GPS信号的依赖性都比较强，它们多是在假设GPS信号一定能找到且不会失效的前提下设计。由于GPS卫星信号在空间传播时受到多方面因素影响，会直接造成信号条件不理想。例如，在室内和森林等低信噪下，遮挡、多径和干扰等现象较严重，导致GPS接收芯片接收到的GPS信号功率受到严重的衰弱。GPS芯片其可捕获卫星数量明显减少。当GPS芯片捕获到的卫星数量低于一定值时，GPS芯片就无法准确的获得GPS时间信息。另外GPS芯片易受外界环境的影响，特别是在强电磁环境下其输出的PPS(秒脉冲)会夹杂扰动信号，有可能导致PPS失效，装置不能正常运行。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种精度高、稳定、抗干扰的用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术提供一种用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置，包括：GPS接收模块、主控单元；所述GPS接收模块分别与主控单元通信连接；所述GPS接收模块捕捉GPS卫星信号，并将GPS卫星信号转换处理，所述GPS接收模块将转换后的数据输出至所述主控单元，所述主控单元解码后得到标准的时间信号传输至上位机显示。其中较优地，还包括计数单元，所述计数模块与所述主控单元通信连接；所述计数单元向所述主控单元提供连续的频率信号，所述主控单元对频率信号处理后与GPS模块转换后的数据同步后得到标准的时间信号传输至所述上位机显示。其中较优地，所述主控单元包括：主控单元包括控制单元和处理单元；所述控制单元和所述处理单元通过总线通信连接；所述GPS接收模块将转换后的GPS数据输出至所述处理单元，所述处理单元解调、处理GPS数据后输出标准的时间信号至所述上位机显示；所述主控单元对所述计数单元输出的频率倍频后进行计数，并将计数信号传输至所述处理单元，所述处理模块将并将计数信号转换成秒脉冲信号，对秒脉冲信号与GPS模块转换后的数据同步后得到标准的时间信号传输至所述上位机显示。其中较优地，所述控制单元是FPGA和处理单元DSP。其中较优地，所述处理单元包括：第一URAT模块、GPS解码模块、时间同步模块、第二URAT模块、数据处理模块、外部中断模块；所述第一URAT模块、所述GPS解码模块、所述时间同步模块、所述第二URAT模块依序通信连接，所述数据处理模块、所述中断模块、所述时间同步模块依序通信连接；第一URAT模块接收到所述GPS接收模块发送的GPS数据后，转发至所述GPS解码模块，所述GPS解码模块将GPS数据解码成时间、状态信息发送至所述时间同步模块，所述时间同步模块将时间信息、状态信息处理成标准时间通过所述第二URAT模块发送至上位机；所述数据处理模块接收控制模块或GPRS接收模块传输的计数信息并转化成秒脉冲信号，并将秒脉冲信号传输至所述外部中断模块，所述外部中断模块将秒脉冲信号转换成时间信号传输至所述时间同步模块，所述时间同步模块将时间信号和GPRS接收模块传输的时间信号处理成标准时间通过所述第二URAT模块发送至上位机。其中较优地，所述控制单元包括：倍频模块、第一计数模块、数据缓存区；所述倍频模块、所述第一计数模块、所述数据缓存区依序通信连接；所述倍频模块将计数单元传输的频率倍频处理后送到所述第一计数模块里进行计数，所述第一计数模块中的计数值达到设定值后，再将计数值送到所述数据缓存区。其中较优地，还包括恒温晶振反馈控制电路；所述恒温晶振反馈控制电路包括：第二计数模块、数模转换模块、运算放大电路；所述倍频模块、所述第二计数模块、所述数据处理模块、所述数模转换模块、所述运算放大电路、所述恒温晶振依序通信连接；所述倍频模块将恒温晶振频率倍频处理后发送至所述第二计数模块计数，所述数据处理模块读取所述第二计数模块的计数值计算出晶振单位时间的误差测量值和反馈电压，将运算出的反馈电压值发送至所述数模转换模块转化为模拟信号并通过运算放大电路放大处理后反馈至所述恒温晶振的反馈电压接口。其中较优地，晶振单位时间的误差测量值是按下式计算的：ferr＝f×a-f1；其中，f表示晶振频率值，a表示倍频系数，f1表示相邻2个GPS秒脉冲时间内FPGA对倍频后的恒温晶振频率计算值，ferr表示倍频后的晶振单位时间的误差测量值。其中较优地，所述反馈电压是通过PID算法计算的。其中较优地，还包括：处理秒脉冲的逻辑电路；所述逻辑电路包括：二输入与门、二输入或门；所述二输入与门的第一输入端与所述GPS接收模块连接、所述二输入与门的第二输入端与所述处理单元的第二GPIO接口连接，所述二输入与门的输出端与所述二输入或门的第一输入端连接，所述二输入与门的第二输入与所述处理单元的第一GPIO接口连接，二输入或门的输出端与所述处理单元的INT接口连接。本专利技术提供的用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置，能够生成连续的高精度秒脉冲来维持精确可靠的同步，实现了高精度时间信号输出。即便是在GPS信号出现异常时，同步装置自身也能产生连续的PPS保证GPS时间的同步。在强电磁干扰下无论GPS信号是否正常，都能保持相当高的精度和可靠性，综上本文所设计的GPS时间同步装置适用于电磁勘探中，而且可以广泛应用于电力、通讯、计算机网络等需要高精度实时同步的场合，因此具有很大的应用前景。附图说明图1是本专利技术GPS时间同步装置系统结构示意图；图2是GPS模块输出的秒脉冲和串行数据波形示意图；图3是GPS模块输出完整串行数据波形示意图；图4是秒脉冲逻辑电路与DSP连接示意图；图5是秒脉冲信号生成原理示意图；图6是秒脉冲被干扰秒脉冲信号未丢失的波形示意图；图7是秒脉冲被干扰秒脉冲信号丢失的波形示意图；图8是恒温晶振反馈控制电路回路示意图；图9是逻辑电路处理后的秒脉冲波形示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1所示，本专利技术提供一种用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置(以下简称GPS时间同步装置)，包括：GPS接收模块、主控单元；GPS接收模块与主控单元通信连接；GPS接收模块捕捉GPS卫星信号，并将GPS卫星信号转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置，其特征在于，包括：GPS接收模块、主控单元；所述GPS接收模块分别与主控单元通信连接；所述GPS接收模块捕捉GPS卫星信号，并将GPS卫星信号转换处理，所述GPS接收模块将转换后的数据输出至所述主控单元，所述主控单元解码后得到标准的时间信号传输至上位机显示。

【技术特征摘要】
1.一种用于大功率电磁发射机的GPS时间同步装置，其特征在于，包括：GPS接收模块、主控单元；所述GPS接收模块分别与主控单元通信连接；所述GPS接收模块捕捉GPS卫星信号，并将GPS卫星信号转换处理，所述GPS接收模块将转换后的数据输出至所述主控单元，所述主控单元解码后得到标准的时间信号传输至上位机显示；还包括计数单元，所述计数单元与所述主控单元通信连接；所述计数单元向所述主控单元提供连续的频率信号，所述主控单元对频率信号处理后与GPS模块转换后的数据同步后得到标准的时间信号传输至所述上位机显示；所述主控单元包括：控制单元和处理单元；所述控制单元和所述处理单元通过总线通信连接；所述GPS接收模块将转换后的GPS数据输出至所述处理单元，所述处理单元解调、处理GPS数据后输出标准的时间信号至所述上位机显示；所述控制单元对所述计数单元输出的频率倍频后进行计数，并将计数信号传输至所述处理单元，所述处理模块将并将计数信号转换成秒脉冲信号，对秒脉冲信号与GPS模块转换后的数据同步后得到标准的时间信号传输至所述上位机显示；所述处理单元包括：第一URAT模块、GPS解码模块、时间同步模块、第二URAT模块、数据处理模块、外部中断模块；所述第一URAT模块、所述GPS解码模块、所述时间同步模块、所述第二URAT模块依序通信连接，所述数据处理模块、所述中断模块、所述时间同步模块依序通信连接；第一URAT模块接收到所述GPS接收模块发送的GPS数据后，转发至所述GPS解码模块，所述GPS解码模块将GPS数据解码成时间、状态信息发送至所述时间同步模块，所述时间同步模块将时间信息、状态信息处理成标准时间通过所述第二URAT模块发送至上位机；所述数据处理模块接收控制单元或GPS接收模块传输的计数信息并转化成秒脉冲信号，并将秒脉冲信号传输至所述外部中断模块，所述外部中断模块将秒脉冲信号转换成时间信号传输至所述时间同步模块，所述时间同步模块将时间信号和GPS接收模块传输的时间信号处理成标准时间通过所述第二URAT模块发送至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张一鸣，王旭红，韩磊，朱学政，丁建智，田甲申，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11