一种扩频编码GPS信号同步系统技术方案

一种扩频编码GPS信号同步系统，包含电源模块(1)、GPS天线系统模块(2)，GPS接收系统模块(3)、稳恒晶振模块(4)、GPS时钟模块(5)、GPS信息提取模块(6)、脉冲计数模块(7)、数码显示模块(8)、时间计算模块(9)、数据比较模块(10)、数码管电路模块(11)、同步时间设置模块(12)、按键控制电路模块(13)、信号发射模块(14)、信号接收模块(15)、信息存储模块(16)。它利用GPS提取的时间信息，通过人工设置同步时间，可实现扩频编码系统中发射机系统与接收机系统的严格工作时间同步。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种扩频编码GPS信号同步系统，特别涉及一种用于地球物理勘探领域的扩频编码GPS信号同步系统。
技术介绍
频率域电磁法勘探是地球物理勘探技术的重要组成部分，在近些年的地质勘探中发挥着重要的作用。它是根据电磁信号在地下的穿透深度与地下介质的导电性质以及所用电磁波频率的密切关系来反演地下介质的分布结构，因而频率域电磁法需要得到多个频率的探测结果。频率域勘探电磁法主要包括：变频法、奇次谐波法、双频电流法、大地电磁法、an伪随机序列法、扩频编码探测方法等。传统的变频法、奇次谐波法、双频电流法由于探测频率少、效率低等原因很难得到理想的探测效果；大地电磁法受远场探测限制；an伪随机序列法含有频率跳变，会造成地层测深的不连续。201210214512.9扩频编码探测方法通过发送一系列经过扩频编码的具有伪随机特性的信号，结合相关检测技术实现对地下介质的探测，发送的扩频编码信号为0.001Hz～65535Hz之间按编码图案变化的单极性或双极性正弦波或方波。扩频编码探测方法发送的编码信号具有频率范围宽、频谱信息丰富、频谱精细化程度高、主频能量分布均匀的特点，可克服其他频率域电磁法发送序列单一，能量分布不均，单次观测探测效率低等问题，且正弦波形不容易丢失探测的有用信息。扩频编码探测方法的探测激励中含有多个频率的信号，在探测时需要同时记录发射信号以及接收信号的波形，在处理时采用发射信号和接收信号相关算法，去除外界不相关的干扰信号。为了更好的进行数据处理，对发射信号和接收信号要实现严格的时间同步采集，就需要设计时间同步触发模块，保证扩频编码发射机系统与接收机系统同时发射和接收信号。目前的时间同步技术主要有有线同步、晶体同步、电台同步、GPS同步等。有线同步、晶体同步、电台同步等方式受环境因素影响较大，同步精度较低；GPS同步方式同步距离远，精度高，应用较为广泛。但现有的GPS同步技术主要应用于多个接收机之间接收信号的同步，时间同步要求较低，很难应用在扩频编码的探测系统上。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的的缺点，提出一种扩频编码GPS信号同步系统。本专利技术可以满足扩频编码探测方法对发送信号和接收信号严格时间同步的要求。本专利技术系统主要包括电源模块、GPS天线系统模块，GPS接收系统模块、稳恒晶振模块、GPS时钟模块、GPS信息提取模块、脉冲计数模块、数码显示模块、时间计算模块、数据比较模块、数码管电路模块、同步时间设置模块、按键控制电路模块、信号发射模块、信号接收模块，以及信息存储模块。所述的电源模块用于给整个系统提供电源，连接GPS天线系统模块，GPS接收系统模块、稳恒晶振模块、GPS时钟模块、GPS信息提取模块、脉冲计数模块、数码显示模块、时间计算模块、数据比较模块、数码管电路模块、同步时间设置模块、按键控制电路模块、信号发射模块、信号接收模块，以及信息存储模块的供电端口。所述的GPS天线系统模块用于接收卫星信号，GPS天线系统模块的输出与GPS接收系统模块的输入相连。GPS接收系统模块对接收的信号进行整理，输出的GPS信息包括卫星信息、时间信息、地理位置信息等。GPS天线系统模块有两个输出端，一个输出端与GPS信息提取模块的输入相连，输出GPS信息，另一个输出端与脉冲计数单元的输入相连，输出与GPS信息同步的秒脉冲信号(1PPS)。所述的脉冲计数单元对输入的脉冲信号进行计数并输出。脉冲计数单元的输出与数据比较模块的计数输入端相连。所述的稳恒晶振模块用于产生高精度的时钟信号。稳恒晶振模块的输出与GPS时钟模块的输入相连。所述的GPS时钟模块针对GPS系统对输入的时钟信号进行分频调整，输出GPS信息的读取时钟信号。GPS时钟模块的输出与GPS信息提取模块的时钟输入端相连。所述的GPS信息提取模块用于提取GPS信息中含有的协调世界时(UniversalTimeCoordinated，简称UTC)信息、地理位置信息等。GPS信息提取模块有两个输入端和两个输出端，一个输入端是信息输入端，与GPS接收系统模块输出GPS信息的输出端相连，另一个输入端是时钟输入端，与GPS时钟模块的输出相连；两个输出端中：一个是时间信息输出端，与数码显示模块的当前时间输入端和时间计算模块的当前时间输入端相连，输出提取的UTC信息，另一个输出端是位置输出端，与信息存储模块的输入端相连，输出提取的地理位置信息。所述的信息存储模块用于存储地理位置信息，其输出端与扩频编码探测系统的数据处理功能模块相连，输出存储的地理位置信息，提供给后期数据处理。所述的按键控制电路模块通过按键开关向系统输入电平控制信号，按键控制电路模块的输出与同步时间设置模块的输入相连。所述的同步时间设置模块参考提取的协调世界时信号，通过输入的控制信号设置系统触发的同步时间，它的输出与数码显示模块的设置时间输入端和时间计算模块的设置时间输入端相连。所述的数码显示模块有两个输入端，分别为当前时间输入端和设置时间输入端，数码显示模块对输入的时间进行ASCII码调整，输出时间的数码管控制信号。数码显示模块的输出与数码管电路模块的输入相连。所述的数码管电路模块利用输入的信号在数码管上显示当前时间和设置的同步时间。所述的数码显示模块有两个输入端，分别为当前时间输入端和设置时间输入端，它对两个时间求差，可以计算得到同步时间与当前时间的差值。数码显示模块的输出与数据比较模块的时间差输入端相连。所述的数据比较模块有两个输入端，分别为计数输入端与时间差输入端。数据比较模块对两个输入端输入的数据进行比较，当计数输入端输入的计数值小于时间差输入端输入的时间差值时，数据比较模块输出为0，反之，数据比较模块输出触发信号。在发射机系统中，数据比较模块的输出与信号发射模块的触发输入相连，当有触发信号时，信号发射模块开始发射信号；在接收机系统中，数据比较模块的输出与信号接收模块的触发输入相连，当有触发信号时，信号接收模块开始采集信号。所述的GPS时钟模块、GPS信息提取模块、脉冲计数模块、数码显示模块、时间计算模块、数据比较模块、同步时间设置模块、信号发射模块、信号接收模块、信息存储模块都均采用可编程逻辑器件实现。所述的GPS时钟模块可以根据不同的GPS系统调整GPS信息读取时钟信号的频率。所述的GPS信息提取模块可以根据不同的GPS系统判断GPS系统是否工作，定位数据是否有效，输入GPS信息的信息字头是否正确，正确则根据GPS数据类型的排列次序提取UTC时间信息和地理位置信息。本专利技术系统的具体工作流程如下：1)首先连接电源模块，由电源模块对系统的各个用电模块进行供电；2)GPS天线系统模块接收卫星信号，并将该信号传输给GPS接收系统模块，由GPS接收系统模块对信息进行调整，输出GPS信息给GPS信息提取模块，输出秒脉冲信号给脉冲计数单元；3)稳恒晶振模块产生高精度时钟信号，经GPS时钟模块调整后输送给GPS信息提取模块作为GPS信息的读取时钟信号；4)GPS信息提取模块将提取到的UTC信号输送给时间计算模块和数码显示模块，由数码显示模块进行数据调整后，显示在数码管上，同时GPS信息提取模块还将提取的地理信息存储到信息存储模块，用于后期数据处理使用；5)同步时间设置模块根据数码管显示的UTC时间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩频编码GPS信号同步系统，其特征在于：所述的扩频编码GPS信号同步系统包括电源模块(1)、GPS天线系统模块(2)、GPS接收系统模块(3)、稳恒晶振模块(4)、GPS时钟模块(5)、GPS信息提取模块(6)、脉冲计数模块(7)、数码显示模块(8)、时间计算模块(9)、数据比较模块(10)、数码管电路模块(11)、同步时间设置模块(12)、按键控制电路模块(13)、信号发射模块(14)、信号接收模块(15)，以及信息存储模块(16)；所述的电源模块(1)与GPS天线系统模块(2)，GPS接收系统模块(3)、稳恒晶振模块(4)、GPS时钟模块(5)、GPS信息提取模块(6)、脉冲计数模块(7)、数码显示模块(8)、时间计算模块(9)、数据比较模块(10)、数码管电路模块(11)、同步时间设置模块(12)、按键控制电路模块(13)、信号发射模块(14)、信号接收模块(15)，以及信息存储模块(16)的供电端口连接，用于给扩频编码GPS信号同步系统提供电源；GPS天线系统模块(2)的输出与GPS接收系统模块(3)的输入相连，用于接收卫星信号；GPS接收系统模块(3)对接收的信号进行整理，输出的GPS信息包括卫星信息、时间信息和地理位置信息，GPS接收系统模块(3)有两个输出端，一个输出端同GPS信息提取模块(6)的输入相连，输出GPS信息，另一个输出端同脉冲计数单元(7)的输入相连，输出与GPS信息同步的秒脉冲信号(1PPS)；脉冲计数单元(7)脉冲计数单元(7)的输出与数据比较模块(10)的计数输入端相连，对输入的脉冲信号进行计数并输出；稳恒晶振模块(4)用于产生高精度的时钟信号，稳恒晶振模块(4)的输出与GPS时钟模块(5)的输入相连；GPS时钟模块(5)输出GPS信息的读取时钟信号，针对具体的GPS系统对输入的时钟信号进行分频调整；GPS时钟模块(5)的输出与GPS信息提取模块(6)的时钟输入端相连；GPS信息提取模块(6)用于提取GPS信息中含有的协调世界时信息及地理位置信息，GPS信息提取模块(6)有两个输入端和两个输出端：一个输入端是信息输入端，与GPS接收系统模块(3)输出GPS信息的输出端相连，另一个是时钟输入端，与GPS时钟模块(5)的输出相连；一个输出端是时间信息输出端，输出提取的UTC信息，与数码显示模块(8)的当前时间输入端和时间计算模块(9)的当前时间输入端相连，另一个是位置输出端，输出提取的地理位置信息，与信息存储模块(16)的输入端相连；信息存储模块(16)用于存储地理位置信息，信息存储模块(16)的输出端与扩频编码探测系统的数据处理功能模块相连，输出存储的地理位置信息，提供给后期数据处理；按键控制电路模块(13)通过按键开关向系统输入电平控制信号，按键控制电路模块(13)的输出与同步时间设置模块(12)的输入相连；同步时间设置模块(12)参考提取的协调世界时信号，通过输入的控制信号设置系统触发的同步时间，同步时间设置模块(12)的输出分别与数码显示模块(9)的设置时间输入端和时间计算模块(9)的设置时间输入端相连；数码显示模块(8)有两个输入端，分别为当前时间输入端和设置时间输入端，数码显示模块(8)通过对输入的时间进行ASCII码调整，输出时间的数码管控制信号，数码显示模块(8)的输出与数码管电路模块(11)的输入相连；数码管电路模块(11)利用输入的信号在数码管上显示当前时间和设置的同步时间；时间计算模块(9)有两个输入端，分别为当前时间输入端和设置时间输入端，时间计算模块(9)对两个时间求差，计算得到同步时间与当前时间的差值；时间计算模块(9)的输出与数据比较模块(10)的时间差输入端相连；数据比较模块(10)有两个输入端，分别为计数输入端与时间差输入端，数据比较模块(10)对两个输入端输入的数据进行比较，当计数输入端输入的计数值小于时间差输入端输入的时间差值时，数据比较模块输出为0，反之，数据比较模块输出触发信号；在发射机系统中，数据比较模块(10)的输出与信号发射模块(14)的触发输入相连，当有触发信号时，信号发射模块开始发射信号；在接收机系统中，数据比较模块(10)的输出与信号接收模块(15)的触发输入相连，当有触发信号时，信号接收模块开始采集信号。...

【技术特征摘要】
1.一种扩频编码GPS信号同步系统，其特征在于：所述的扩频编码GPS信号同步系统包括电源模块(1)、GPS天线系统模块(2)、GPS接收系统模块(3)、稳恒晶振模块(4)、GPS时钟模块(5)、GPS信息提取模块(6)、脉冲计数模块(7)、数码显示模块(8)、时间计算模块(9)、数据比较模块(10)、数码管电路模块(11)、同步时间设置模块(12)、按键控制电路模块(13)、信号发射模块(14)、信号接收模块(15)，以及信息存储模块(16)；所述的电源模块(1)与GPS天线系统模块(2)，GPS接收系统模块(3)、稳恒晶振模块(4)、GPS时钟模块(5)、GPS信息提取模块(6)、脉冲计数模块(7)、数码显示模块(8)、时间计算模块(9)、数据比较模块(10)、数码管电路模块(11)、同步时间设置模块(12)、按键控制电路模块(13)、信号发射模块(14)、信号接收模块(15)，以及信息存储模块(16)的供电端口连接，用于给扩频编码GPS信号同步系统提供电源；GPS天线系统模块(2)的输出与GPS接收系统模块(3)的输入相连，用于接收卫星信号；GPS接收系统模块(3)对接收的信号进行整理，输出的GPS信息包括卫星信息、时间信息和地理位置信息，GPS接收系统模块(3)有两个输出端，一个输出端同GPS信息提取模块(6)的输入相连，输出GPS信息，另一个输出端同脉冲计数单元(7)的输入相连，输出与GPS信息同步的秒脉冲信号(1PPS)；脉冲计数单元(7)脉冲计数单元(7)的输出与数据比较模块(10)的计数输入端相连，对输入的脉冲信号进行计数并输出；稳恒晶振模块(4)用于产生高精度的时钟信号，稳恒晶振模块(4)的输出与GPS时钟模块(5)的输入相连；GPS时钟模块(5)输出GPS信息的读取时钟信号，针对具体的GPS系统对输入的时钟信号进行分频调整；GPS时钟模块(5)的输出与GPS信息提取模块(6)的时钟输入端相连；GPS信息提取模块(6)用于提取GPS信息中含有的协调世界时信息及地理位置信息，GPS信息提取模块(6)有两个输入端和两个输出端：一个输入端是信息输入端，与GPS接收系统模块(3)输出GPS信息的输出端相连，另一个是时钟输入端，与GPS时钟模块(5)的输出相连；一个输出端是时间信息输出端，输出提取的UTC信息，与数码显示模块(8)的当前时间输入端和时间计算模块(9)的当前时间输入端相连，另一个是位置输出端，输出提取的地理位置信息，与信息存储模块(16)的输入端相连；信息存储模块(16)用于存储地...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨虹，张来福，刘国强，李士强，李艳红，吴明锋，田贇，郝丽花，郭婷，王志鹏，芦竹茂，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14