一种高稳晶振驯服设备、系统和方法与流程

本申请涉及时间频率，尤其涉及一种高稳晶振驯服设备、系统和方法。

背景技术：

1、在授时、定位导航、时钟同步、计量等领域，对时间和频率的准确度和稳定度有着极高的要求。高稳晶振作为一种提供高精度频率的器件，在这些应用中发挥着重要作用。然而，高稳晶振的频率会受到环境因素（如温度）和自身老化等因素的影响，导致其频率准确度和长期频率稳定度较差。为了提高高稳晶振的性能，需要在导航系统等外部信号有效时，对高稳晶振进行驯服校正，在外部信号无效时，利用温度和老化数据持续修正，确保晶振始终具备较好的频率准确度和长期稳定度。

2、现有技术中基于恒温晶振的高精度守时系统，其在面对复杂环境变化时，没有考虑恒温晶振的温度补偿，导致晶振温度稳定性受到一定影响。现有技术中的卫星时钟驯服的设备，提出用卫星的1pps驯服晶振，但是没有考虑在非驯服阶段的老化补偿和温度补偿，存在效率低下的问题，影响了在特殊情况下（如 1pps 无效时）的时间保持效果。

3、本神情旨在解决上述现有技术存在的不足。现有的驯服技术存在精度不足、稳定性不够、依赖gps或无法在特定条件下（如 1pps 无效时）高精度保持时间的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种高稳晶振驯服设备、系统和方法，解决了现有的驯服技术存在精度不足、稳定性不够、依赖gps或无法在特定条件下高精度保持时间的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种高稳晶振驯服设备，包含判断模块、相位检测模块、老化模块、温度模块和调节模块。所述判断模块，用于接收卫星的时间信号并进行有效性判断；所述相位检测模块，用于接收待测高稳晶振发送的秒信号与卫星的时间信号进行相位差检测获得对比信号。所述老化模块和所述温度模块，分别对所述对比信号进行老化补偿和温度补偿后将对比信号发送至调节模块。所述调节模块，用于将对比信号转化为调节信号并发送至待测高稳晶振，用于调节高稳晶振的输出频率。

3、优选地，还包含卡尔曼滤波模块，用于为对比信号的测量噪声进行滤波。

4、在其中一个实施例中，还包含温度传感器。所述温度传感器，用于检测高稳晶振内部和外部温度，并将温度数据传输至温度模块。

5、在其中一个实施例中，所述调节模块包含：pid控制单元和dac数据转换单元。所述pid控制单元，用于接收补偿后的对比信号，并转化为压控电压值。所述dac数据转换单元，用于将压控电压值转换为调节信号。

6、第二方面，本申请实施例还提供一种高稳晶振驯服系统，包含第一方面任意一项实施例所述高稳晶振驯服设备，还包含：卫星模块、显示模块和存储模块。所述卫星模块，用于接收卫星发送的时间信号，并传输至所述检测模块。所述显示模块，用于显示高稳晶振驯服设备的工作状态。所述存储模块，用于存储温度补偿数据、高稳晶振老化数据、程序代码或配置信息。

7、进一步地，所述存储模块包含同步动态随机存储器和串行存储器。所述同步动态随机存储器，用于存储温度补偿和老化补偿的数据。所述串行存储器存，用于存储程序代码或配置信息。

8、第三方面，本申请实施例还提供一种高稳晶振驯服方法，使用第一方面或第二方面任意一项实施例所述装置或系统，包含步骤：

9、相位检测模块接收卫星的时间信号，判断卫星的时间信号的有效性；

10、响应于卫星的时间信号有效，获取待测高稳晶振发送的秒信号与时间信号经过相位差检测，获得对比信号；

11、所述对比信号经过老化补偿和温度补偿，后通过pid调节获得压控电压值；

12、所述压控电压值转化为模拟信号；

13、所述模拟信号控制高稳晶振的输出频率，使输出频率域卫星的时间信号同步。

14、在其中一个实施例中，还包含步骤：设置预设时长，每经过预设时长，调节一次高稳晶振的输出频率。

15、在其中一个实施例中，所述老化补偿，具体包含步骤：

16、对老化过程进行建模；建模的参数包含标称频率、频率精度、负载电容、老化率、驱动电平、等效串联电阻或封装应力；

17、对待测高稳晶振上电，并通过滤波器进行数据采样；

18、根据通电时间选择对应时间的模型，对待测高稳晶振的数据曲线老化补充。

19、在其中一个实施例中，所述温度补偿，具体包含步骤：

20、获取温度补偿数据库；所述温度补偿数据库包含高稳晶振附近温度与温度补偿对应的电压数据；

21、测量高稳晶振附近的温度，选择温度补偿对应的电压数据；

22、将所述电压数据加到高稳晶振的压端，控制高稳晶振的震荡频率。

23、本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

24、本申请通过结合卡尔曼滤波、老化补偿、温度补偿、pid 调节等技术，有效地提高了高稳晶振的频率稳定度和准确度。同时，在 1pps 无效时，能够利用高效存储和快速调取的温度补偿数据和老化补偿数据实现可靠的时间保持，确保系统在特殊情况下仍能保持良好的时间精度。本系统增加了ups和电池组，在电力供应出现异常时，ups 电源和电池组能够立即无缝切换，为关键设备和系统提供持续稳定的电力支持，确保专利所涉及的技术或产品不受电力中断的影响，长时间测量数据持续有效，从而维持正常运行，减少因停电导致的数据丢失、设备损坏和业务中断等风险。

25、本申请通过结合卡尔曼滤波、老化补偿、温度补偿、pid 调节等技术，有效地提高了高稳晶振的频率准确度和长期频率稳定度。同时，在 1pps 无效时，能够利用存储的温度补偿数据和评估的老化数据实现时间保持，确保系统在特殊情况下仍能保持一定的时间精度。通过上位机显示模块，方便用户实时监控和管理设备的工作状态，具有良好的实用性和应用前景。

技术特征：

1.一种高稳晶振驯服设备，其特征在于，包含判断模块、相位检测模块、老化模块、温度模块和调节模块；

2.根据权利要求1所述高稳晶振驯服设备，其特征在于，还包含卡尔曼滤波模块，用于为对比信号的测量噪声进行滤波。

3.根据权利要求1所述高稳晶振驯服设备，其特征在于，还包含温度传感器；

4.根据权利要求1所述高稳晶振驯服设备，其特征在于，所述调节模块包含：pid控制单元和dac数据转换单元；

5.一种高稳晶振驯服系统，其特征在于，包含权利要求1-4任意一项所述高稳晶振驯服设备，还包含：卫星模块、显示模块和存储模块；

6.根据权利要求5所述高稳晶振驯服系统，其特征在于，所述存储模块包含同步动态随机存储器和串行存储器；

7.一种高稳晶振驯服方法，其特征在于，使用权利要求1-6任意一项所述装置或系统，包含步骤：

8.根据权利要求7所述高稳晶振驯服方法，其特征在于，还包含步骤：

9.根据权利要求7所述高稳晶振驯服方法，其特征在于，所述老化补偿，具体包含步骤：

10.根据权利要求7所述高稳晶振驯服方法，其特征在于，所述温度补偿，具体包含步骤：

技术总结
本申请实施例提供一种高稳晶振驯服设备、系统和方法，解决了现有技术精度不足、稳定性不够、依赖GPS或无法在特定条件下高精度保持时间的问题。高稳晶振驯服设备，包含判断模块，用于接收卫星的时间信号并进行有效性判断；相位检测模块，用于接收待测高稳晶振发送的秒信号与卫星的时间信号进行相位差检测获得对比信号。老化模块和温度模块，分别对所述对比信号进行老化补偿和温度补偿后将对比信号发送至调节模块。调节模块，用于将对比信号转化为调节信号并发送至待测高稳晶振，用于调节高稳晶振的输出频率。本申请通过结合卡尔曼滤波、老化补偿、温度补偿、PID调节等技术，有效地提高了高稳晶振的频率准确度和长期频率稳定度。

技术研发人员：刘莎,李渤弘,丁凌云,王超,纵伟,吴欢欢,褚旭飞,王巨,陈金和,乔志峰,彭慧丽,贾丽娜
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7