一种基于北斗卫星的信号机校时系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于北斗卫星的信号机校时系统，涉及智能交通信号领域。
【背景技术】
[0002]智能交通信号控制系统以先进的智能信号机为依托，中心软件系统从战略控制的层面统一管理协调控制，实现实时自适应控制。智能信号机具有数据处理和路口配时优化功能，具有集成其它ITS系统的可扩展性，信号机要减少对中心系统和通信系统的依赖性，为保证系统可靠及稳定运行，对信号机自动校时系统提出了较高的要求。
[0003]当前的信号机校时技术主要有两种，一是GPS卫星校时，二是internet网络校时。GPS卫星校时是当前广泛使用的时间同步技术。但是，该GPS系统受美国军方控制，其P码仅对美国军方和授权用户开放。民用C/A码的时间同步精度比P码低两个数量级，一旦发生危机或战争威胁，其安全性没有保障。
[0004]而Internet网络校时对中心网络系统和传输链路的通畅性依赖性较大，一旦链路发生故障，无法获取准确时间。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能保证长期的高精度时间基准的安全性能高的信号机校时系统。
[0006]为实现本实用新型的上述目的，采取如下技术方案:
[0007]一种基于北斗卫星的信号机校时系统，包括六个模块:北斗校时接收模块、GPS校时接收模块、时频处理模块、用户交互模块、应用接口模块和时钟模块，其中时钟模块采用晶体钟或原子钟；应用接口模块提供RS232电平标准时间信息和秒脉冲信号这些基本时间同步输出接口。
[0008]其中所述北斗校时接收模块包括:接收天线、射频模块、中频数字接收单元、卫星数据处理单元和用户接口单元。
[0009]其中卫星数据处理单元采用高速数字信号处理器实现。
[0010]本实用新型具有如下的有益效果:北斗校时和GPS校时双输入，采用北斗校时代替GPS对信号机进行校时，不存在信号中断问题，能保证长期的高精度时间基准。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型信号机中北斗信号接收模块。
[0012]图2为本实用新型校时电路结构图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合【具体实施方式】和【附图说明】本实用新型。
[0014]本新型的基于北斗卫星的信号机校时系统包括6个模块:北斗校时接收模块(含天线)、GPS校时接收模块(含天线)、时频处理模块、用户交互模块、应用接口模块和时钟模块。其中，GPS接收天线及接收校时模块采取外购方式；时钟模块采用可灵活配置形式，可根据对时间保持能力的要求高低配置不同的晶体钟或原子钟；时频处理模块主要完成双系统融合处理、时差处理和时间维护功能；用户交互模块实现用户对设备的控制、管理及监控；应用接口模块提供RS232电平标准时间信息(ToD)和秒脉冲信号(IPPS)等基本时间同步输出接口。同时，可根据不同的应用环境实现不同电气特性的接口，例如网络校时接口(NTP/SNTP)，RS422/RS485电平串行报文信息、电力时间同步专用的分脉冲(IPPM)和时脉冲(IPPH)等等。
[0015]北斗高精度校时接收模块接收“北斗一号”卫星信号，采用单向定时技术；采用一次下变频射频接收技术，保证射频通道时延稳定性；通过高阶模数转换器快速采样提高数据接收动态范围；采用大规模可编程逻辑阵列与高速数字信号处理器的全数字解决方案，实现北斗卫星信号的快速捕获、跟踪、解扩、解调功能，恢复出卫星数据和同步信号。结合高精度北斗卫星校时数据处理技术与高精度数字时频标合成技术，完成卫星轨道数据的平滑滤波和最优估值、电波的电离层校正、多普勒校正、电波时延等计算、TOD时间信息输出和时标信号合成控制。设计输出IPPS性能指标优于100ns，可完全替代GPS接收模块。
[0016]如图1所示，信号机中北斗信号接收模块主要包括:接收天线、射频模块、中频数字接收单元、卫星数据处理单元和用户接口单元，通过设定用户本地位置、北斗卫星信号的接收与卫星定时信号的恢复，生成校时信号，实现单向校时功能。
[0017]同时，如图2所示，在信号机的校时电路(该校时电路是北斗校时接收模块，GPS校时接收模块中共有的校时电路)中加入了短路(过流)保护和开路(欠流)检测电路。MAX4374电流检测器集成了小信号放大器、电压基准、比较器和锁存电路。
[0018]卫星数据处理单元采用高速数字信号处理器(DSP)实现，具有同时处理多路信号的能力，主要完成卫星信号维特比译码、校验、数据拼装、卫星轨道数据的平滑滤波和最优估值、电波的电离层校正、电波时延计算、多普勒校正和UTC时间解算等功能。TOD时间信息经并口传送至单片机再由异步串口输出。
[0019]接口单元在单片机中完成，实现双向串口输入输出功能。可通过串口输出BD-7700接收的北京UTCUPPS可用状态、7700接收状态及其它内部测试信息，也可接收外部设置的天线位置、波束设置等各项设置。
[0020]北斗校时系统通过接口单元向智能信号机提供标准的北京时间信号和时钟信号，用于智能交通系统中绿波带、协调控制、自动配时等功能的实现。
[0021]“北斗一号”卫星定位系统是我国完全自主的卫星定位系统，全球第三个卫星定位系统，为用户提供全天候服务，具有定位、简短数字报文通信和精密校时三大功能。采用北斗校时代替GPS对信号机进行校时，不存在信号中断问题，能保证长期的高精度时间基准。
[0022]北斗地面控制中心具有多台原子钟并与国家校时中心组成北斗守时中心，为北斗系统提供高精度时间基准。北斗校时用户终端只需接收任意一颗卫星的任意一个波束信号，即可获得校时信息。
[0023]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
【主权项】
1.一种基于北斗卫星的信号机校时系统，包括六个模块:北斗校时接收模块、GPS校时接收模块、时频处理模块、用户交互模块、应用接口模块和时钟模块，其中时钟模块采用晶体钟或原子钟；应用接口模块提供RS232电平标准时间信息和秒脉冲信号这些基本时间同步输出接口。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗卫星的信号机校时系统，其中所述北斗校时接收模块包括:接收天线、射频模块、中频数字接收单元、卫星数据处理单元和用户接口单元。
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗卫星的信号机校时系统，其中卫星数据处理单元采用高速数字信号处理器实现。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于北斗卫星的信号机校时系统，包括六个模块：北斗校时接收模块、GPS校时接收模块、时频处理模块、用户交互模块、应用接口模块和时钟模块，本新型采用北斗校时代替GPS对信号机进行校时，不存在信号中断问题，能保证长期的高精度时间基准。
【IPC分类】G04R20-02, G04R20-04
【公开号】CN204406061
【申请号】CN201520013157
【发明人】席福存, 孙运雷, 张云龙, 朱麟, 郭世永, 徐文浩, 张红
【申请人】青岛智慧城市产业发展有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月8日