一种辐射源监测定位的GPS时钟同步系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种辐射源监测定位的GPS时钟同步系统，包括：可编程门阵列FPGA电路板和与其连接的数字信号处理器DSP，其中，FPGA电路板连接有GPS接收机和压控恒温晶体振荡器VCOCXO，其中，所述FPGA电路板上设有：解码模块、时间数据整合模块、显示/输出模块、时间间隔测量模块、分频器、D/A转化器，且所述GPS接收机接收GPS传来的信号，并以1PPS的方式传递给时间间隔测量模块，所述GPS接收机将串行时间信息传递给解码模块，所述解码模块将时刻信息传递给时间数据整合模块，所述时间数据模块将时刻输出给显示/输出模块。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种辐射源监测定位的GPS时钟同步系统。
技术介绍
目前，随着无线电通信事业的飞速发展，我国建设了大量的通信设施，有限的频率 资源十分紧张，各种通信系统间的干扰时有发生，因此需要对电磁环境进行监测，及时了解 重点区域的电磁环境状况，发现并消除干扰，保证通信系统畅通。 要及时发现干扰源必须要对其进行精确的定位，目前常用的时差定位（TDOA)技 术，将多个室外型监测接收机进行联网，对同一辐射源进行同步扫描，获得带有时标的时域 数据，将时域数据汇聚到计算中心后利用时差定位技术估计辐射源的位置。而定位精度的 高低与时标的准确度和各联网监测接收机之间的同步程度有着密切的关系，因此要得到精 确的定位结果必须要保证各联网监测接收机之间高度的同步。 各联网监测接收机间要实现同步即对各监测接收机进行统一的授时使之与国际 标准时间达到精确同步。通常的授时系统可用原子钟、铯钟等来保证仪器的时间与国际标 准时间达到精确同步，但是它们的价格昂贵且搬运不方便，不适合在监测网中使用。目前， 许多正在应用的微机监控系统、数据采集系统、大型网络设备、移动通信网络系统大都采用 了GPS标准时钟，以确保整个系统的时间具有高度的一致性，以免系统发生由于时间的不 一致而导致的不可预测性错误。尤其在一些数据采集系统领域，为了在不同的地理区域采 集到同一时刻的不同数据，进而将数据进行分析得出正确的结论，这就要求每个采集系统 在时间上保持高度的一致性，否则得到的将是不正确的结论。
技术实现思路
本技术在于通过外部时间（GPS)基准，对本地晶振的频率和分频产生的秒脉 冲进行测量和校正，获得和国际标准时间一致的秒脉冲信号和时间信息从而利用这些信 息对辐射源进行精准的定位。 本技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下： 一种辐射源监测定位的GPS时钟同步系统，包括：可编程门阵列FPGA电路板和与 其连接的数字信号处理器DSP，其中，FPGA电路板连接有GPS接收机和压控恒温晶体振荡器 VCOCXO,其中，所述FPGA电路板上设有：解码模块、时间数据整合模块、显示/输出模块、时 间间隔测量模块、分频器、D/A转化器，且所述GPS接收机接收GPS传来的信号，并以1PPS的 方式传递给时间间隔测量模块，所述GPS接收机将串行时间信息传递给解码模块，所述解 码模块将时刻信息传递给时间数据整合模块，所述时间数据模块将时刻输出给显示/输出 丰旲块。 进一步地，优选的是，所述数字信号处理器DSP内设时差处理模块和秒信号时差 校准模块，且所述时间数据整合模块连接所述时差处理模块，所述时差处理模块连接所述 秒信号时差校准模块，所述秒信号时差校准模块连接到所述D/A转化器。 进一步地，优选的是，所述D/A转化器连接所述压控恒温晶体振荡器VCOCXO,所述 压控恒温晶体振荡器VC0CX0连接到所述分频器，所述分频器的输出一端连接显示/输出模 块，一端连接到时间间隔测量模块。 本专利应用于监测接收机网络中对干扰源的定位，为干扰源的定位提供精确的标 准时间信息。同时，可将以本专利为基础的系统应用于为航天测控系统和战略导弹、常规武 器试验时的测控系统提供标准时间信号和标准频率信号。 本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。本技术的目的和其他优点可通过 在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【附图说明】 下面结合附图对本技术进行详细的描述，以使得本技术的上述优点更加 明确。 图1是本技术辐射源监测定位的GPS时钟同步系统的授时校频系统框图；图2本技术辐射源监测定位的GPS时钟同步系统的时间同步模块； 图3本技术辐射源监测定位的GPS时钟同步系统的调频过程流程图； 图4本技术辐射源监测定位的GPS时钟同步系统的秒脉冲校准框图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本技术进行详细地说明。 本技术介绍的GPS同步系统是基于外部时间基准校准本地晶振输出频率的 授时校频系统。主要是通过外部时间（GPS)基准，对本地晶振的频率和分频产生的秒脉冲 进行测量和校正，获得和国际标准时间一致的秒脉冲信号和准确的100MHz频率输出，来替 代本地晶振的输出提供准确的时间标准和频率标准，其中，PPS:pulsepersecond的简写 所以lpps= 1Hz= 1次/秒。 本技术所使用的技术方案主要包括以下三大部分。 时间间隔测量：通过FPGA对GPS接收机输出的秒脉冲和本地晶振分频产生的秒脉 冲进行鉴相处理，得到时间差。 将GPS接收机接收到的秒脉冲信号GPS_lpps作为起始信号，本地晶振分频后产生 的秒信号l〇cal_ls作为终止信号，将这两路脉冲信号输入FPGA进行比较，用频率为100MHz 的计数器实现接收机秒脉冲和本地晶振秒脉冲的时间间隔计量。 当GPS接收机秒脉冲上升沿到来时计数器开始计数，本地晶振秒脉冲上升沿到来 时计数停止，两个上升沿的时间间隔就是本地振荡器对GPS接收机秒脉冲的时间差。最终 的测量结果最大误差为l〇ns。 时差处理： 由于GPS的秒脉冲上升沿相对准确的GPS系统时刻有一定的随机抖动，因此不能 直接使用测得的时间间隔即时差进行时间同步，为了消除这个随机误差的影响，必须对测 得的时间间隔数据加以处理。这里采用改进的最小二乘直线拟合算法对数据进行滤波处 理。 在对这些数据做最小二乘拟合之前，我们先对鉴相数据做一些初步的处理，剔除 野值，这样可以使得到估计值更加精确。 假设鉴相数组如下分布，数组长度b，数组数量a，鉴相初值S，相差y(每秒同方向 跑y)，数组第一个元素array_phaseO:每秒鉴相值：S;S+y;S+2y;? ? ? ;S+(b_l)y?-共b个， 相力P，并去除最大最小两个值，累计和〃array_phase0〃 = (b-2) S+bby/2~3by/2+y.数组第二个元素array_phaseO:每秒鉴相值：S+by;S+by+y;S+by+2y;? ? ? ;S+by+(b_l)y?-共b个， 相加，并去除最大最小两个值，累计和〃array_phaseO〃 = (b-2) (S+by)+bby/2~3by/2+y.数组第三个元素array_phaseO:每秒鉴相值：S+2by;S+2by+y;S+2by+2y;? ? ? ;S+2by+(b_l)y. -共b个， 相加，并去除最大最小两个值，累计和〃array_phase0〃 = (b-2) (S+2by)+bby/2~3by/2+y.数组最后一个元素array_phaseO:每秒鉴相值：S+(a_l)by;S+(a_l)by+y;S+(a_l)by+2y;…；S+(a_l)by+(b_l) y. -共b个， 相加，并去除最大最小两个值，累计和〃array_phaseO〃 = (b-2) (S+(a_l) by)++bby/2~3by/2+y. 数组全部累计和，不再额外去除数组的最大最小值，得到以下的算式和= (aabb/2-aab-ab/2+a)y+(ab~2a)S 将这些处理后的数据保存以备后用。 最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射源监测定位的GPS时钟同步系统，其特征在于，包括：可编程门阵列FPGA电路板和与其连接的数字信号处理器DSP，其中，FPGA电路板连接有GPS接收机和压控恒温晶体振荡器VCOCXO，其中，所述FPGA电路板上设有：解码模块、时间数据整合模块、显示/输出模块、时间间隔测量模块、分频器、D/A转化器，且所述GPS接收机接收GPS传来的信号，并以1PPS的方式传递给时间间隔测量模块，所述GPS接收机将串行时间信息传递给解码模块，所述解码模块将时刻信息传递给时间数据整合模块，所述时间数据模块将时刻输出给显示/输出模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小勇，毛瑞娟，许林华，刘辉，冯骁，孙小莉，
申请(专利权)人：国家无线电频谱管理研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61