一种具有时钟温漂自修正的北斗时统装置的制作方法

本发明涉及时频信号产生，特别是指一种具有时钟温漂自修正能力的北斗时统装置。

背景技术：

1、卫星导航系统、航天系统等复杂电子信息系统往往由测控站、运控站、监测站、机动站等诸多地面站构成，这些地面站都需要高精度、高稳定度的时间频率产生装置为各类电子信息设备提供高精度、高一致性的时间频率信号。在构建时间频率系统的过程中，根据不同类型的地面站往往需要配备不同类型、不同等级的时频信号产生系统或设备。对于大型的地面站和中型的地面站通过配备氢原子钟、铯原子钟组、时频信号产生和分配设备等来产生并维持本地的时间频率信号，这里一般都需要通过构建原子钟房，形成具有一定的温度、湿度、抗振、防电磁干扰等能力的时频设备运行环境，所构建的时间频率系统结构复杂、价格昂贵、运行维护成本高。而对于小型站、微型站、机动站等，如果也配备如前所述的高复杂度、高成本的时频系统或设备则显得性价比太低，应用的灵活性、机动性也收到了限制，这就需要构建一种成本较低、环境适应性较好、便携式的具有时钟温漂自修正能力的北斗时统装置。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明针对电子信息系统建设过程中对低成本、低复杂度、环境适应性号的便携式时频信号产生装置的的需求，提出一种具有时钟温漂自修正能力的北斗时统装置，以较低的成本、较小的复杂度实现一种具有时钟温漂自修正能力的北斗时统装置，可为小型地面站或地面机动系统提供具有较高性能指标的时间频率信号服务。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种具有时钟温漂自修正的北斗时统装置，

4、在北斗信号可用时，通过测定两台内置铷原子钟的温度漂移特性，建立不同温度下的时钟温漂特性修正表；

5、之后，在北斗信号不可用情况下，基于当前温度值通过读取时钟温漂特性修正表对应的修正值可实现时钟温漂的自主修正。

6、进一步的，包括北斗模块、铷原子钟a、铷原子钟b、时钟温漂标定模块、时钟信号处理模块a、时钟信号处理模块b、脉冲信号切换开关和频率信号切换开关；

7、在北斗信号可用时，时钟漂移标定模块与时钟信号处理模块a联合建立铷原子钟a的温漂特性修正表，同时基于当前测量得到的修正量对铷原子钟a输出的频率信号进行修正；时钟漂移标定模块与时钟信号处理模块b联合建立铷原子钟b的温漂特性修正表，同时基于当前测量得到的修正量对铷原子钟b输出的频率信号进行修正；

8、北斗信号不可用时，时钟信号处理模块a根据当前的温度值从温漂特性修正表中读取对应的温漂修正值，并对铷原子钟a输出的频率信号进行修正；同时，时钟信号处理模块b根据当前的温度值从温漂特性修正表中读取对应的温漂修正值，并对铷原子钟b输出的频率信号进行修正；

9、根据历史数据对铷原子钟a和铷原子钟b的温漂特性给出评估，并自动选择性能较好的原子钟作为本装置的主用钟，而性能较差的铷原子钟作为备用钟，并控制脉冲信号切换开关、频率信号切换开关自动选择主用钟输出的信号作为所述装置的输出信号。

10、进一步的，在北斗信号可用时，

11、所述北斗模块实现空间北斗卫星信号的接收与处理，输出标准定时信号1pps-bd；

12、铷原子钟a和铷原子钟b为互为备份的内置时钟，分别输出频率信号10mhz-a和10mhz-b；

13、所述时钟信号处理模块a实现对10mhz-a信号的处理：在北斗信号可用时，根据时钟漂移标定模块提供的修正量a对10mhz-a信号进行频率补偿，同时对当前温度下的修正值进行更新；在北斗信号不可用时，直接从时钟温漂特性修正表中读取当前温度下的修正值，并对10mhz-a信号进行频率补偿；另外，时钟信号处理模块a输出10mhz-a1信号，并对10mhz-a1信号分频得到脉冲信号1pps-a1和1pps-a2信号；

14、时钟信号处理模块b实现对10mhz-b信号的处理：在北斗信号可用时，根据时钟漂移标定模块提供的修正量b对10mhz-b信号进行频率补偿，同时对当前温度下的修正值进行更新；在北斗信号不可用时，直接从时钟温漂特性修正表中读取当前温度下的修正值，并对10mhz-b信号进行频率补偿；时钟信号处理模块b输出10mhz-b1信号，以及对10mhz-b1信号分频得到脉冲信号1pps-b1和1pps-b2信号；

15、时钟温漂标定模块实现1pps-a2信号与1pps-bd信号的时差测量，计算并建立铷原子钟a当前温度下的温漂特性修正表，输出当前温度下的修正量a；同理，时钟温漂标定模块实现1pps-b2信号与1pps-bd信号的时差测量，计算并建立铷原子钟b当前温度下的温漂特性修正表，输出当前温度下的修正量b；

16、脉冲信号切换开关实现1pps-a1信号和1pps-b1信号的选择切换，并输出1pps信号；频率信号切换开关实现10mhz-a1信号和10mhz-b1信号的选择切换，并输出10mhz信号。

17、进一步的，

18、在北斗信号可用时，时钟漂移标定模块每分钟完成60次对1pps-a2信号与1pps-bd信号的相位差的测量，设第i秒的相位差为i＝1～60的正整数；单位为纳秒；

19、在北斗信号可用时，时钟漂移标定模块在每分钟末，对采集到的60个数据进行处理；设对a0中的60个数据进行从小到大排序：

20、

21、为了消除个别数据的偶然误差对结果的影响，去掉5个最大值，去掉5个最小值，剩余的50个数据用a2表示，则有：

22、a2＝[a6,a7,...,a54,a55]       (2)

23、对a2中的50个数据求取均值，得到本次的修正量j＝floor(i/60)，floor表示向下取整：

24、

25、在北斗信号可用时，时钟信号处理模块a直接将用于对10mhz-a信号进行频率修正和相位补偿；同时，维护了一个从-40℃～80℃的时钟温漂特性修正表，时钟温漂特性修正表步进为1℃，每一档最多可以存储本温度下的10个数据每一行的第11个数据为计算得到的均值数据则时钟温漂特性修正表a'可表示为：

26、

27、式(4)中，每一行数据对应某一温度值不同的修正量j＝floor(i/60)，floor表示向下取整；每一行的最后一个数据为对应的10个修正量数据的均值北斗信号不可用时可作为修正值供调用；

28、铷原子钟b的温漂特性修正表b'可表示为：

29、

30、式(5)中，每一行数据对应某一温度值不同的修正量j＝floor(i/60)，floor表示向下取整；每一行的最后一个数据为对应的10个修正量数据的均值北斗信号不可用时可作为修正值供调用。

31、进一步的，

32、读取式(4)中的最右边一列的均值数据j＝-40℃～+80℃，j为整数，求取这121个数据的均值ea：

33、

34、读取式(5)中的最右边一列的均值数据j＝-40℃～+80℃，j为整数，求取这121个数据的均值eb：

35、

36、对ea和eb进行比较，若ea≤eb，则选择铷原子钟a作为主用钟，控制脉冲信号切换开关选择输出1pps-a1信号，控制频率信号切换开关选择输出10mhz-a1信号；若ea＞eb，则选择铷原子钟b作为主用钟，控制脉冲信号切换开关选择输出1pps-b1信号，控制频率信号切换开关选择输出10mhz-b1信号。

37、本发明的有益效果在于：

38、通过构建一种具有时钟温漂自修正能力的北斗时统装置，在北斗信号可用时，通过测量不同温度下的本地铷原子钟输出信号与北斗授时信号的的时差，建立本地铷原子钟的“温漂特性修正表”；在北斗信号不可用时，通过查询本地铷原子钟的“温漂特性修正表”，对环境温度变化对本地铷原子钟的影响进行补偿，从而大大降低了本地铷原子钟的温漂特性，以较低的成本、较小的复杂度实现了一种具有时钟温漂自修正能力的北斗时统装置，可为小型地面站或地面机动系统提供具有较高性能指标的时间频率信号服务。