低成本双频高精度授时模组的制作方法

1.本实用新型涉及定位导航技术领域，尤其涉及一种低成本双频高精度授时模组。背景技术：2.gnss系统除了定位和导航之外，还有一个非常重要的功能，那就是授时。在每一颗gnss卫星上，都配备有原子钟。这就使得发送的卫星信号中包含有精确的时间数据。通过专用接收机或者gnss授时模组，可以对这些信号加以解码，就能快速地将设备与原子钟进行时间同步。gnss授时由于其授时精度高、不受物理位置传播距离限制、覆盖范围广等特点，在不同授时服务类型的中脱颖而出，在越来越多的行业应用中被采纳。3.随着数字化浪潮的不断深入，高精度授时服务将走进更多的行业，诞生更多的应用场景。授时相关的设备和系统，重要性日益凸显，逐渐成为国家的重要信息化基础设施。高精度授时服务，将彻底改变我们每个人的生活。除了科研领域外，随着高精尖科技逐步在各行各业落地，很多和我们生活息息相关的系统，也有了高精度授时的需求。例如电力系统、金融系统、通信系统等。除了上述行业外，包括交通调度、地理测绘、防震减灾、气象监测等各个领域，都对高精度时间同步有刚性需求。目前来看，gnss卫星授时凭借授时精度高、覆盖范围广、实现成本低等优势，已然成为最受用户欢迎、应用最为广泛的授时方式。4.尽管卫星授时由于其自身的特性在众多授时方式中脱颖而出，也越来越被大众化市场所接受。但是传统的授时产品面临如下问题：5.1）市场上大部分授时业务都是采用授时板卡实现的，授时板卡的价格动辄上万元，对于通用的需求授时的批量化市场，该价格无法被客户接收；6.2）目前市场上高精度模组呈现出逐步替代高精度授时板卡的趋势，较高精度授时板卡，高精度授时模组的成本在成本和面积上表现出巨大的优势。但由于应用场景、算法门槛及性能和稳定性的要求，其价格和成本无法做到极致，较普通的导航定位模组高出许多；7.3）目前市场上高精度授时模组基本上都是单频高精度授时，对于授时精度要求越来越高的应用场景有点捉襟见肘。特别是在特定需求双频高精度授时场景，目前已有的单频高精度授时模组无法满足需求；8.4）传统高精度授时模组/板卡大都采用软件无线电的设计方式，即分立的射频前段、混频器、滤波器、adc及基带处理器。该授时产品的架构和设计方式非常复杂，需要统筹芯片上下游配合才能完成授时产品的软硬件开发，导致授时产品的开发难易程度和成本要求较高。9.5）高精度授时产品由于其授时功能的实现需要采用分立器件搭接，各个器件的有机的协调起来工作才可以实现授时功能，任何一个部件的失效和不稳定都会影响授时的性能，总体来看，产品的稳定性和可维护较差。技术实现要素：10.本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种低成本双频高精度授时模组，以降低成本和系统冗余度。11.为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提出了一种低成本双频高精度授时模组，包括授时天线，还包括导航单元、信号接收单元、时钟单元、接口单元及电源管理单元，所述导航单元采用双频授时芯片，所述信号接收单元采用两级saw滤波器的架构，时钟单元为导航单元提供本地时钟基准和rtc备份时钟，导航单元与信号接收单元、时钟单元、接口单元及电源管理单元电连接，信号接收单元与授时天线连接。12.进一步地，所述导航单元采用型号为hd9400双频授时芯片。13.进一步地，还包括与信号接收单元连接，用于检测授时天线工作状态的天线检测单元。14.进一步地，还包括与接口单元连接，用于防静电和滤波的防护单元。15.本实用新型的有益效果为：本实用新型通过采用华大北斗自研的双频授时芯片hd9400实现通过单一的soc芯片即可实现双频授时功能；由于单一的一颗soc芯片即可实现双频授时的功能，所以该双频授时模组，从成本和开发难易程度上表现出极大的优势；另外由于其兼容双频高精度授时、集成化程度高、系统冗余度低、整体功耗小、总体成本低、系统稳定性高的特点，必将在各个需求授时的大众化行业内占有一席之地。附图说明16.图1是本实用新型实施例的低成本双频高精度授时模组的结构示意图。17.图2是本实用新型实施例的天线检测单元的电路图。18.图3是本实用新型实施例的接口单元的电路图。19.图4是本实用新型实施例的防护单元的电路图。20.图5是本实用新型实施例的导航单元的电路图。21.图6是本实用新型实施例的电源管理单元的电路图。22.图7是本实用新型实施例的信号接收单元的电路图。23.图8是本实用新型实施例的时钟单元的电路图。具体实施方式24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。25.请参照图1～图8，本实用新型实施例的低成本双频高精度授时模组包括导航单元、信号接收单元、天线检测单元、时钟单元、接口单元、防护单元及电源管理单元。26.导航单元主要实现gnss卫星信号处理，gnss信号经由信号接收单元之后，传输给导航单元，导航单元通过gnss信号中获取的导航电文中gnss的标准时间，与本地时间进行对比，然后调增本地时钟使钟差控制在一定的精度范围内。本实用新型采用华大北斗自研的hd9400授时芯片。hd9400是全球首款支持北斗三号信号体制的双频导航芯片，在不借助任何地基或星基辅助的情况下实现亚米级定位精度。hd9400可以接受双频导航信号，实现双频高精度授时功能，同时，由于该芯片是基带、射频一体化soc芯片形式，极大节省了授时模组/板卡的面积和成本，另外该芯片引入新的北斗三号信号体制，进一步提升了授时精度，拓宽了应用场景的适应性。27.本实用新型采用射频基带一体化soc芯片实现低成本、低功耗授时模组，也极大降低了授时模组软硬件开发难度。28.信号接收单元主要为gnss信号提供信号接收链路，考虑到授时模组应用环境和双频的特性，本实用新型信号接收单元采用两级saw的架构，极大增强了授时模组的抗干扰能力，保证授时精度和授时稳定性。本实用新型采用两级saw（surface acoustic wave）滤波器组合的方式，提升授时模组抗干扰能力。29.天线检测单元主要用于授时天线工作状态的检测，方便授时系统对天线系统工作状态的检查和维护。本实用新型实现了一种可以支持开路、正常和短路状态检测的功能，并且在短路状态下可以进行短路保护的机制，由于hd9400自身具备ant_bias的功能，可以实现宽压天线供电、内外部供电等灵活的供电方式，提升了授时模组天线选配的灵活性。30.本实用新型的天线检测单元通过镜像电流源、mos开关管及内部ant_bias实现模组天线内外部天线检测和供电，进而实现授时模组天线开路、正常、短路及短路保护等天线检测机制。31.时钟单元主要为hd9400提供本地时钟基准和rtc 备份时钟。针对授时应用场景需求，本实用新型本地时钟采用频率26mhz，频偏在0.5ppm以内tcxo，对rtc时钟精度无要求。32.防护单元用于对模组对外接口而做的一些防护，本实用新型针对天线、pps端口采用静电等级±15kv，杂散电容0.5pf的tvs管，而针对串口和控制脚采用tvs阵列，针对普通信号管脚采用rc滤波的方式实现模组的防护能力。33.本实用新型授时模组针对应用场景的需求，通过tvs、rc等方式提升了授时模组工作稳定性和不同环境的适应性。本实用新型考虑授时模组基本都是应用在基站、电力等环境下，对授时模组的防护能力要求较高。34.电源管理单元用于为授时模组系统供电，hd9400芯片内部集成dcdc和ldo等多种供电方式，考虑ldo效率低的原因，实用新型采用dcdc供电的方式为hd9400芯片内核供电，芯片外部只需增加一颗2.2uh的功率电感即可。35.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。