一种确保连续均匀的1PPS同步输出控制方法与流程

一种确保连续均匀的1pps同步输出控制方法
技术领域
1.本发明属于惯性导航系统的嵌入式软件技术领域，涉及一种1pps同步输出控制方法，尤其是一种确保连续均匀的1pps同步输出控制方法。


背景技术：

2.随着惯性系统的精度越来越高，输出信息时间同步性在作战体系中已经尤为重要，尤其在雷达、飞机等对信息频率和同步性要求严格的应用场景。惯导系统一般由外部高精度1pps信号源(卫导终端、b码终端等)提供同步信号输入，系统识别该信号并基于此时间基准输出系统姿态速度等测量信息，提供给外设备使用。由于标准1pps信号频率为1hz，而很多设备对惯性信息的需求早已提升至几百hz甚至几千hz高频，所以惯导需要在1pps信号基准上进行分频输出，同时，由于装备电磁环境复杂，1pps信号识别可能会出现中断、丢失等现象，若像传统的仅基于1pps识别激发进行数据发送则会出现发送丢帧、发送终止、发送错乱等异常，因而系统同步输出时需要完善的异常应对机制，保证输出的连续性、可靠性。惯性系统解算一般由嵌入式处理器完成，嵌入式处理器产生定时中断来进行周期解算，基于1pps信号的周期性高频输出也基于此定时中断来完成，长时间开机时产生定时中断的晶振一般因为温度变化和老化会产生漂移问题，在高频状态下该漂移会带来时间基准变化导致输出信息的不稳定，这些问题需要在软件设计时充分考虑并规避。
3.经检索，未发现与本发明相同或相似的已公开的专利文献。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种确保连续均匀的1pps同步输出控制方法，能够在嵌入式软件中利用系统定时中断和时序控制调度，完成系统输出与1pps信号严格同步并适应1pps信号丢失、间断等异常情况，实现系统同步输出连续均匀可靠。
5.本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
6.一种确保连续均匀的1pps同步输出控制方法，包括以下步骤：
7.步骤1、嵌入式处理器通过晶振产生定时中断任务，进行捷联惯导周期解算及系统信息输出控制，记该频率为n，用户需求信息最高输出频率记为l，n大于等于l；
8.步骤2、设计一个计数分频及同步输出控制变量m，初值为0；
9.步骤3、在主任务中实时识别1pps同步输入信号，识别到同步信号时刻将m值置为0，保证第一发送时间点与1pps信号起始时间对齐；
10.步骤4、每周期执行定时任务时进行关于m值的两个判断并根据结果输出信息；
11.步骤5、判断完毕后对m值进行加1，完成同步输出控制流程，进入下一周期循环进行。
12.而且，所述步骤1的嵌入式处理器通过晶振产生定时中断任务的具体方法为：初始化嵌入式处理器各个模块，包括主频、内存、中断、flash及其他外设，通过硬件晶振产生频率为n的定时中断信号，嵌入式处理器的中断服务程序实时响应该定时信号，运行中断实时
响应任务。
13.而且，所述步骤4的具体方法为：
14.先进行判断一：若m值模[n/l]为0且m小于n，使用接口发送输出数据，其他低频需求同步输出信息可将l替换为对应频率同时进行判断发送操作；
[0015]
再进行判断二：若m值大于n+2，则认为当前周期未识别到1pps信号，可能发生中断或丢失现象，置m值为m-n，并立刻使用接口发送一包输出数据，有低频需求时同样进行发送操作。
[0016]
本发明的优点和有益效果：
[0017]
1、本发明提出一种确保连续均匀的1pps同步输出控制方法，利用系统定时中断和完善的时序控制调度，完成系统输出与1pps信号严格同步并适应1pps信号丢失、间断等异常情况，实现了系统同步输出信息的连续均匀可靠。
[0018]
2、本发明通过完善的时序控制调度，完成系统输出与1pps信号严格同步并适应1pps信号丢失、间断等异常情况，确保系统输出连续均匀可靠。本发明首先实时识别外部1pps信号并在读取到1pps信号时进行第一帧信息输出，确保了时间基准严格同步；其次在系统定时中断任务中先后进行两个发数判断，第一个发数判断用于保证在一个1pps周期内按用户需求频率来均匀输出信息，保证了一个周期内输出信息的均匀可靠，第二个对m值范围的判断界定了1pps信号丢失、间断的现象，保证出现此现象后还能正常发数，在1pps恢复时能继续与1pps同步对齐；最后对m值的累加用于控制循环周期。基于以上控制机制，保证了系统信息输出的严格同步与可靠。
附图说明
[0019]
图1是本发明的处理流程图。
具体实施方式
[0020]
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
[0021]
嵌入式处理器可通过晶振产生定时中断信号，进行捷联惯导周期解算及系统信息输出控制，一般中断信号频率大于信息输出要求的最高频率，进而在软件设计时可以进行计数分频处理，以便同时满足高频、低频信息输出要求，常见的定时中断频率有1khz、400hz、100hz等。1pps信号频率为1hz，系统在识别到1pps信号时记录该时刻姿态速度信息并利用接口进行发送，不同设备对输出信息的频率要求不同，在高于1hz频率要求时需要利用定时任务进行均匀计数分频以实现用户需求信息频率，并且在1pps信号的1s间隔周期中，第一分频时间点与1pps信号起始时间对齐，其余分频时间点由定时任务均匀控制在1pps时段内，所有分频点正好匹配外设需求的信息频率。
[0022]
一种确保连续均匀的1pps同步输出控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0023]
步骤1、嵌入式处理器通过晶振产生定时中断任务，进行捷联惯导周期解算及系统信息输出控制，记该频率为n，用户需求信息最高输出频率记为l，n大于等于l；
[0024]
在本实施例中，所述步骤1的嵌入式处理器通过晶振产生定时中断任务的具体方法为：
[0025]
初始化嵌入式处理器各个模块，包括主频、内存、中断、flash及其他外设，通过硬
件晶振产生频率为n的定时中断信号，嵌入式处理器的中断服务程序实时响应该定时信号，运行中断实时响应任务。
[0026]
步骤2、设计一个计数分频及同步输出控制变量m，初值为0；
[0027]
在本实施例中，所述步骤2中，设计一个计数分频及同步控制全局整型变量m，系统初始化时将其初值置为0；
[0028]
步骤3、在主任务中实时识别1pps同步输入信号，识别到同步信号时刻将m值置为0，保证第一发送时间点与1pps信号起始时间对齐；
[0029]
在本实施例中，所述步骤3中，在系统主任务里实时读取外部1pps同步信号，读取到1pps同步信号时将m值置为0，保证第一发送时间点与1pps信号起始时间对齐：
[0030]
步骤4、每周期执行定时任务时进行关于m值的两个判断并根据结果输出信息；
[0031]
所述步骤4的具体方法为：
[0032]
先进行判断一：若m值模[n/l]为0且m小于n，使用接口发送输出数据，其他低频需求同步输出信息可将l替换为对应频率同时进行判断发送操作；
[0033]
再进行判断二：若m值大于n+2，则认为当前周期未识别到1pps信号，可能发生中断或丢失现象，置m值为m-n，并立刻使用接口发送一包输出数据，有低频需求时同样进行发送操作；
[0034]
在本实施例中，所述步骤4中，每周期执行中断实时响应任务时，进行关于m值的两个判断并根据结果输出信息：
[0035]
先进行判断一：若m值模[n/l]为0且m小于n，使用接口发送输出数据，其他低频需求同步输出信息可将l替换为对应频率同时进行判断发送操作；
[0036]
再进行判断二：若m值大于n+2，则认为当前周期未识别到1pps信号，可能发生中断或丢失现象，置m值为m-n，并立刻使用接口发送一包输出数据，有低频需求时同样进行发送操作；
[0037]
步骤5、判断完毕后对m值进行加1，完成同步输出控制流程，进入下一周期循环进行；
[0038]
下面通过试验验证本发明的有效性：
[0039]
选取一套单轴激光捷联惯导，接入卫导1pps同步信号，系统输出100hz数据并使用上位机进行录取，数据包中发送一列时间信息并与上位机录取时刻进行对比，中途对1pps信号进行暂停，通过长时间试验证明，数据发送均匀，暂停后也可继续按时发送，验证了该方法的有效性。
[0040]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0041]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0042]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0043]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。