高精度数据录取授时仪

摘要

本发明公开一种高精度数据录取授时仪，由GPS授时板通过天线接收到精度的秒脉冲信息和绝对时间信息，传递给录取控制板并校正控制板的内部时钟，保持控制板与绝对时的严格同步；录取控制板通过通信电缆分别连接被录取设备和用户数据收集计算机，遵循通信协议接收用户数据收集计算机发送的命令，向用户数据收集计算机反馈GPS接收机状态和GPS时间、位置信息，并设置与被录取设备的通信速率、数据帧格式，建立与被录取设备的通信；该授时仪器使用携带方便，在任何有GPS卫星信号的地域均能工作，用于对时统精度要求为1×10-4秒提供异步串行测试接口，且通信速率为38400bps测试帧长度固定的真值设备或被测设备输出数据的录取。

主权项

一种高精度数据录取授时仪，其特征在于：由GPS授时板通过GPS天线接收GPS卫星信息并进行解算，得到符合GPS授时板精度的秒脉冲信号和绝对时间信息，传递给录取控制板；录取控制板通过通信电缆分别连接被录取设备和用户数据收集计算机；所述的录取控制板，用于接收秒脉冲信号和绝对时间信息，并校正录取控制板的内部时钟，保持录取控制板与绝对时的严格同步；所述的录取控制板，遵循通信协议接收用户数据收集计算机发送的命令，向用户数据收集计算机反馈GPS接收机状态和GPS时间、位置信息，并设置与被录取设备的通信速率、数据帧格式，建立与被录取设备的通信；当被录取设备有数据到来时进行接收，将接收的数据和接收时刻的绝对时标打包，向用户数据收集计算机发送，从而完成数据录取授时的过程；数据录取授时的方法，其步骤如下：1)、高精度数据录取授时仪采用GPS授时板提供的秒脉冲信号校时，对于普通的GPS‑OEM板，秒脉冲信号前沿与绝对时的精度误差不超过200纳秒；2)、实现数据录取记录的时标所表示的时刻与被录取设备数据发出时刻的时间误差在±1×10‑4秒以内；3)、由数据录取板上高精度本地晶振构成的振荡器经过分频能产生满足时间分辨率高于1×10‑6要求的时钟信号，并通过一个晶振计数器为其计数；它每隔1秒被GPS授时板的秒脉冲信号前沿同步一次，晶振计数器清零；4)、试验数据第一个字节到来时，记下晶振计数器的值，将上1秒GPS授时板传来的时间信息加1，再加上记录的晶振计数器值除以本地晶振频率的商，最后减去1个字节的串口传输延时，就得到了该试验数据的帧的准确时标；5)、GPS的秒脉冲信号抗干扰措施，基于GPS的时间同步是靠每秒钟起始时刻发出的同步秒脉冲信号来保证，而GPS的秒脉冲信号只是用一根信号线来传送，由于GPS的秒脉冲信号在系统设计中作为中断源使用，在两次秒脉冲信号之间受到干扰影响的可能性很大，因此需正确识别秒脉冲信号以确保时间同步，为防止CPU的错误动作，根据秒脉冲信号总是位于前后2秒交界处的特点，采用秒脉冲软件抗干扰措施；鉴别方法是将本地晶振的误差、相应中断服务程序执行的时间、PPS误差值的时间误差总和设为W，并设定一定容限，对于1×10‑4的精度要求，可将W设为1×10‑5，采用晶振计数器定时识别，其中PPS表示秒脉冲；当进入秒脉冲信号中断处理程序时，判断晶振计数器的值是否落在1±W秒内，如果是则校正本地时钟，晶振计数器清零，如果不是，则认为是干扰脉冲，继续计数；6)、GPS的秒脉冲信号失效处理，数据录取过程中，录取控制板检测到GPS授时板在复杂电磁环境的数据录取中，会存在与GPS卫星不同步导致GPS的秒脉冲信号失效时，本地晶振时钟独立运行，可保持数分钟满足系统精度要求的试验数据录取，当重新捕获到GPS卫星信号后，可重新建立同步。