一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，包括：S1、对卫星模块输出的1PPS秒脉冲信号进行计数和取平均值，输出标准的秒时钟脉冲数，即晶振频率；S2、根据所需输出时钟频率和晶振频率，确定主分频数和插值补偿误差数；S3、根据时钟频率、主分频数和插值补偿误差数，确定均匀间隔参数及均匀间隔参数对应的排布矩阵；然后将插值补偿误差数按照均匀间隔参数对应的排布矩阵的规律均匀插入到主分频数内，实现均匀间隔补偿，以消除误差。本发明专利技术能够在地球物理勘探中电磁法发射机发射频率范围0.1

【技术实现步骤摘要】
一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法


[0001]本专利技术属于地球物理勘探中电磁勘探法电磁发射机的电磁频率波形发射
，特别是涉及一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法。

技术介绍

[0002]地球物理勘探由于勘探地域宽、分布范围广，勘探源与采集系统之间除了保持时钟同步，对信号源频率的相噪要求高。由于卫星同步时钟存在多种误差因素的影响而存在较大的随机误差，为获取高精度稳定的时钟源，工程应用中通常把晶振时钟和卫星时钟相结合，利用两者误差特性的互补特征生成精度更高的时钟。
[0003]关于卫星同步信号修正晶振误差的方法通常包括两种，一种是利用锁相环技术实时调节压控恒温晶振的控制电压，另一种是利用数字滤波实时校准晶振分频系数；第二种用的是高精度的普通的恒温晶振，由于恒温晶振成本低，不需要数模转换器，结构简单，近年来获得广泛应用。然后利用恒温晶振器对卫星与恒温晶振之间产生的误差进行插值补偿，即可实现误差补偿。
[0004]而传统的插值补偿方法是将m个数以L
c
步长间隔插入到序列中，其补偿步长的大小为，如式(2)所示：
[0005][0006]对式(2)中的结果进行向下取整运算，使求得的补偿步长为整数，且向下取整能保证在1秒内实现完全补偿，此时的误差最大为1个晶振周期。但当误差m大于f/2的时候，该公式就失效了。假设一个100MHz，
±
5ppm的恒温晶振，那么误差m取值范围将达到
±
500，如果希望合成的频率小于1kHz，那么利用式(2)计算的补偿步长可能为0，导致误差无法得到有效补偿。
[0007]地球物理勘探中的电磁法发射机发射频率范围处于0.1
‑
10kHz之间，因此，亟需一种更优的均匀补偿方法来实现任意范围的误差补偿成为研究人员热门的话题。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，能够在地球物理勘探中电磁法发射机发射频率范围0.1
‑
10kHz之间实现任意范围的误差补偿。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提出一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，具体包括以下步骤：
[0010]S1、对卫星模块输出的1PPS秒脉冲信号取平均值，输出标准的秒时钟脉冲数，即晶振频率；
[0011]S2、根据所需输出时钟频率和所述晶振频率，确定主分频数和插值补偿误差数；
[0012]S3、根据所述时钟频率、主分频数和所述插值补偿误差数，确定均匀间隔参数及所
述均匀间隔参数对应的排布矩阵；然后将所述插值补偿误差数按照所述均匀间隔参数对应的排布矩阵的规律均匀插入到所述主分频数内，实现均匀间隔补偿，以消除误差。
[0013]优选的，所述均匀间隔补偿，包括：奇偶1/2补偿、1/4等间隔补偿、1/8等间隔补偿、
…
、1/2
n
等间隔补偿；其中，n＝1，2，3，
…
，n。
[0014]优选的，所述时钟频率越大，选取的均匀间隔参数越大。
[0015]优选的，确定所述晶振的脉冲数之后还需对其进行平滑滤波，得到晶振频率。
[0016]优选的，所述S3具体为：
[0017]S3.1、根据所述时钟频率、主分频数和所述插值补偿误差数，确定所述均匀间隔参数；
[0018]S3.2、根据所述均匀间隔参数以及所述时钟频率，确定所述均匀间隔参数对应的排布矩阵中的行数及每行的第一个序号和最后一个序号；
[0019]S3.3、根据所述时钟频率与所述行数，确定所述均匀间隔参数对应的排布矩阵中的列数；
[0020]S3.4、基于所述S3.1～S3.3，得到所述均匀间隔参数对应的排布矩阵，即均匀补偿算法的排布矩阵；
[0021]S3.5、将所述插值补偿误差数按照所述均匀补偿算法的排布矩阵规律均匀插入到所述主分频数内，以消除误差。
[0022]优选的，所述行数等于所述等间隔参数。
[0023]优选的，每行的所述第一个序号的确定方法，具体为：
[0024]步骤一、左边设为0，右边设为1，此时0为奇偶1/2补偿中第1行的第一个序号，1为奇偶1/2补偿中第2行的第一个序号；
[0025]步骤二、在所述步骤一设定的0、1的末尾再分别加上0和1，变成00、01、10、11，然后把末尾为0的依次移到左边，末尾为1的依次移到右边，从小到大重新排列得到左边为00、10，右边为01、11；最后把左边和右边一起组合起来成为00、10、01、11；此时，00，10，01，11分别为1/4等间隔补偿矩阵中第1、2、3、4行的第一个序号；
[0026]步骤三、在所述步骤二的00，10，01，11的末尾再分别加上0和1，变成000、001、100、101、010、011、110、111，然后把末尾为0的依次移到左边，末尾为1的依次移到右边，从小到大重新排列得到左边为000、100、010、110，右边为001、101、011、111；最后把左边和右边一起组合起来成为000、100、010、110、001、101、011、111；此时，000、100、010、110、001、101、011、111分别为1/8等间隔补偿矩阵中第1、2、3、
…
、8行的第一个序号；
[0027]步骤四、根据所述步骤二～步骤三的排列规律依次类推，依次在前一步骤的二进制数列后面分别加上0和1，并按照0在左、1在右的方式重新排列，即可分别得到1/2
n
等间隔补偿矩阵中第1、2、3、
…
、2
n
行的第一个序号。
[0028]优选的，每行的所述最后一个序号的确定方法，具体为：
[0029]根据所述均匀间隔参数，将每行的所述第一个序号开始，按照等差数列递增排列；所述等差数列的公差为所述均匀间隔参数；然后将整个递增序列的每个数与所述时钟频率相比较，若递增数列的某一个数大于时钟频率，则这个数的前一个数为每行的最后一个序号。
[0030]优选的，所述列数确定方法，具体为；
[0031]第一步：已知时钟频率为f，所述均匀补偿算法的排布矩阵的行数为2
n
；将排布矩阵列数R+1，并将所述时钟频率f与所述排布矩阵列数R+1相减，判断余数是否小于2
n
，如果余数小于2
n
，获得列数为R，并结束计算R，否则继续重复第一步的动作，直到结束计算；
[0032]第二步：计算向量Col[0:2
n
‑
1]，将矩阵某行的第一个编号连续加R个2
n
，如果结果大于时钟频率，那么该行最后一列有效，对应向量C的元素置1，否则无效，置0；
[0033]第三步：计算矩阵第i行的补偿个数G[i]，最大不超过矩阵列数R，从矩阵第一行开始，逐个填补，直到所有余数全部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、对卫星模块输出的1PPS秒脉冲信号进行计数取平均值，输出标准的秒时钟脉冲数，即晶振频率；S2、根据所需输出时钟频率和所述晶振频率，确定主分频数和插值补偿误差数；S3、根据所述时钟频率、主分频数和所述插值补偿误差数，确定均匀间隔参数及所述均匀间隔参数对应的排布矩阵；然后将所述插值补偿误差数按照所述均匀间隔参数对应的排布矩阵的规律均匀插入到所述主分频数内，实现均匀间隔补偿，以消除误差。2.根据权利要求1所述的卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，其特征在于，所述均匀间隔补偿，包括：奇偶1/2补偿、1/4等间隔补偿、1/8等间隔补偿、
…
、1/2
n
等间隔补偿；其中，n＝1，2，3，
…
，n。3.根据权利要求1所述的卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，其特征在于，所述时钟频率越大，选取的均匀间隔参数越大。4.根据权利要求1所述的卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，其特征在于，确定所述晶振的脉冲数之后还需对其进行平滑滤波，得到晶振频率。5.根据权利要求2所述的卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，其特征在于，所述S3具体为：S3.1、根据所述时钟频率、主分频数和所述插值补偿误差数，确定所述均匀间隔参数；S3.2、根据所述均匀间隔参数以及所述时钟频率，确定所述均匀间隔参数对应的排布矩阵中的行数及每行的第一个序号和最后一个序号；S3.3、根据所述时钟频率与所述行数，确定所述均匀间隔参数对应的排布矩阵中的列数；S3.4、基于所述S3.1～S3.3，得到所述均匀间隔参数对应的排布矩阵，即均匀补偿算法的排布矩阵；S3.5、将所述插值补偿误差数按照所述均匀补偿算法的排布矩阵规律均匀插入到所述主分频数内，以消除误差。6.根据权利要求5所述的卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，其特征在于，所述行数等于所述等间隔参数。7.根据权利要求5所述的卫星与恒温晶振互补的高精度频率合成补偿方法，其特征在于，每行的所述第一个序号的确定方法，具体为：步骤一、左边设为0，右边设为1，此时0为奇偶1/2补偿中第1行的第一个序号，1为奇偶1/2补偿中第2行的第一个序号；步骤二、在所述步骤一设定的0、1的末尾再分别加上0和1，变成00、01、10、11，然后把末尾为0的依次移到左边，末尾为1的依次移到右边，从小到大重新排列得到左边为00、10，右边为01、11；最后把左边和右边一起组合起来成为00、10、01、11；此时，00，10，01，11分别为1/4等间隔补偿矩阵中第1、2、3、4行的第一个序号；步骤三、在所述步骤二的00...

【专利技术属性】
技术研发人员：真齐辉，底青云，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：