一种基于低功耗GNSS时钟同步方法及装置

本发明涉及地震仪时钟同步，尤其涉及一种基于低功耗gnss时钟同步方法及装置。

背景技术：

1、地震仪通常通过gnss模块来获取自身的位置和时钟信息，随着采集时长的增加，地震仪内部的晶体振荡器会随着温度和环境的变化产生频率漂移而引起时钟误差的累积现象。随着地震仪走向分布式、高精度采集的发展方向，时钟精度成为衡量设备性能的重要指标。传统方法采用gps作为统一的外部时钟源对地震仪内部时钟进行实时的校正来消除内部时钟的偏差和时钟一致性的问题。地震仪通过获取gps的时钟信息和pps信号来对内部晶振的振荡频率进行标定，当系统rtc时间与gps的pps秒脉冲间隔一致时，作为内部时钟为秒单位的振荡频率来实现与gps的时钟同步进入采集，采集期间通过与实时gps的pps信号同步来实现内部时钟的校正功能。由于地震仪内部电源由有限电池供给，如何实现低功耗条件下高精度的数据采集成为了地震仪主要的研究方向。为此目前传统的方法是在仪器进入采集期间通过关闭所有的外部交互设施只保留采集单元和gps模块来减小整机的运行的功耗来增加工作时长从而实现低功耗的采集功能。

2、因此基于地震仪时钟同步的应用特点实现低功耗gnss时钟同步成为实际地震采集中急需解决的应用问题。

3、为了克服这些缺陷，本申请提出了一种基于低功耗gnss时钟同步方法及装置。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种基于低功耗gnss时钟同步方法及装置，旨在解决上述问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请提供一种基于低功耗gnss时钟同步方法，包括：

4、获取ubx数据包信息；

5、对所述ubx数据包信息中gps的状态信息进行解析，当所述状态信息为定位状态时解析对应的utc时间信息；

6、将所述utc时间信息同步至本地的rtc时钟，通过pps秒脉冲信号对本地时钟频率进行校正后完成时钟同步，并进入采集模式；

7、根据所述状态信息调整工作模式，通过所述pps秒脉冲信号与本地时钟的偏差进行对齐和线性插值；

8、将所述本地时钟进行对应的时钟同步，并将线性插值后的采集数据进行存储。

9、进一步的，在根据所述状态信息调整工作模式，通过所述pps秒脉冲信号与本地时钟的偏差进行对齐和线性插值的步骤中，具体包括下述步骤：

10、将工作模式调整为预设周期的循环跟踪模式，当所述本地时钟达到预设周期时进行时钟同步，并将所述pps秒脉冲信号与本地时钟的偏差进行对齐和线性插值。

11、进一步的，在将所述本地时钟进行对应的时钟同步，并将线性插值后的采集数据进行存储的步骤中，具体包括下述步骤：

12、判断获取的状态信息是否位有效定位，若为有效定位则将所述本地时钟的秒信息与pps秒脉冲中断信号进行对比，根据所述本地时钟的偏差对采集数据进行线性插值，同时将所述本地时钟进行对应的时钟同步。

13、进一步的，所述状态信息为锁定状态时，将所述pps秒脉冲信号与所述本地时钟进行校正，以及对采集数据进行线性插值后等待进入下一个预设周期的时钟同步状态。

14、进一步的，所述状态信息为失锁状态时，将工作模式调整为预设周期的循环跟踪模式进行卫星信号的搜索，直到获取的状态信息为锁定状态时重新进行时钟同步和采集数据的存储；

15、若经过若干次时钟同步后所述状态信息为失锁状态，则将工作模式调整为连续工作模式进行卫星信号的搜索。

16、本申请还提供一种基于低功耗gnss时钟同步装置，包括：gnss模块、主控单元、地震信号采集模块、存储模块和电源模块；

17、所述gnss模块用于获取所述ubx数据包信息；

18、所述主控单元用于对所述ubx数据包信息中gps的状态信息进行解析，当所述状态信息为定位状态时解析对应的utc时间信息；还用于根据所述状态信息调整工作模式，通过所述pps秒脉冲信号与本地时钟的偏差进行对齐和线性插值；

19、所述地震信号采集模块用于根据所述gnss模块获取的所述utc时间信息同步至本地的rtc时钟，通过pps秒脉冲信号对本地时钟频率进行校正后完成时钟同步，并进入采集模式将采集数据发送至所述主控单元；

20、所述存储模块用于存储所述采集数据；

21、所述电源模块用于提供能源。

22、进一步的，所述gnss模块获取到的状态信息为失锁状态时，则所述主控单元发送指令将所述gnss模块设置为预设周期进行时钟同步；

23、当所述主控单元判断所述状态信息为锁定时，则所述地震信号采集模块进行本地时钟同步，并将采集数据输入存储模块；

24、采集模式完成后，所述主控单元将装置调整为低功耗工作模式。

25、本申请提供一种设备，所述设备包括处理器、与所述处理器耦接的存储器，其中，所述存储器存储有用于实现一种基于低功耗gnss时钟同步方法的程序指令；所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序指令以实现一种基于低功耗gnss时钟同步。

26、本申请提供一种存储介质，存储有处理器可运行的程序指令，所述程序指令用于执行一种基于低功耗gnss时钟同步方法。

27、本申请提供了一种基于低功耗gnss时钟同步方法及装置，具有以下有益效果：

28、(1)通过优化循环跟踪模式，能够在卫星信号较强时实现高精度的时钟同步；同时在信号较弱或只有少数卫星信号时，通过开启全功率连续工作模式，可以快速锁定和定位，进一步提高时钟同步的精度；

29、(2)根据gnss接收信号的状态动态调整工作模式，有效地减少了gnss模块的工作功耗；在卫星信号良好的环境下，通过周期性的工作模式进行时钟同步，显著降低功耗；

30、(3)本申请提出的方法和装置降低了功耗，使采集装置能够在有限的电源供应下工作更长时间，可以获取更多的数据，提高数据的完整性和可靠性；

31、(4)本申请适用于各种需要高精度时钟同步的采集设备，尤其是地震仪等需要长时间连续工作的设备，通过动态调整gnss模块的工作模式和性能参数，适应不同的环境和使用场景，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种基于低功耗gnss时钟同步方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于低功耗gnss时钟同步方法，其特征在于，在根据所述状态信息调整工作模式，通过所述pps秒脉冲信号与本地时钟的偏差进行对齐和线性插值的步骤中，具体包括下述步骤：

3.根据权利要求1所述的一种基于低功耗gnss时钟同步方法，其特征在于，在将所述本地时钟进行对应的时钟同步，并将线性插值后的采集数据进行存储的步骤中，具体包括下述步骤：

4.根据权利要求1所述的一种基于低功耗gnss时钟同步方法，其特征在于，所述状态信息为锁定状态时，将所述pps秒脉冲信号与所述本地时钟进行校正，以及对采集数据进行线性插值后等待进入下一个预设周期的时钟同步状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于低功耗gnss时钟同步方法，其特征在于，所述状态信息为失锁状态时，将工作模式调整为预设周期的循环跟踪模式进行卫星信号的搜索，直到获取的状态信息为锁定状态时重新进行时钟同步和采集数据的存储；

6.一种根据权利要求1所述的一种基于低功耗gnss时钟同步方法的装置，其特征在于，包括：gnss模块、主控单元、地震信号采集模块、存储模块和电源模块；

7.根据权利要求6所述的一种基于低功耗gnss时钟同步装置，其特征在于，所述gnss模块获取到的状态信息为失锁状态时，则所述主控单元发送指令将所述gnss模块设置为预设周期进行时钟同步；

8.一种设备，其特征在于，所述设备包括处理器、与所述处理器耦接的存储器，其中，所述存储器存储有用于实现权利要求1-5任一项所述的一种基于低功耗gnss时钟同步方法的程序指令；所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序指令以实现一种基于低功耗gnss时钟同步。

9.一种存储介质，其特征在于，存储有处理器可运行的程序指令，所述程序指令用于执行权利要求1-5任一项所述的一种基于低功耗gnss时钟同步方法。

技术总结本申请公开了一种基于低功耗GNSS时钟同步方法及装置，运用于地震仪时钟同步技术领域，其方法包括：获取UBX数据包信息；对所述UBX数据包信息中GPS的状态信息进行解析，当所述状态信息为定位状态时解析对应的UTC时间信息；将所述UTC时间信息同步至本地的RTC时钟，通过PPS秒脉冲信号对本地时钟频率进行校正后完成时钟同步，并进入采集模式；根据所述状态信息调整工作模式，通过所述PPS秒脉冲信号与本地时钟的偏差进行对齐和线性插值；将所述本地时钟进行对应的时钟同步，并将线性插值后的采集数据进行存储；有效实现了低功耗GNSS时钟同步，提高了采集工作时长。技术研发人员：胡耀星,游庆瑜,张妍,赵春蕾受保护的技术使用者：中国科学院地质与地球物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/16