一种基于卫星时钟同步的PPS信号预处理方法及系统与流程

本发明涉及电子信息实时传输，尤其涉及一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法及系统。

背景技术：

1、在分布式数据采集系统中，时间同步是保证数据准确性和实时性的关键因素。传统的时钟同步方法包括网络时间协议(ntp)和精确时间协议(ptp，也称为ieee1588)。然而，随着应用场景的拓宽和实时性要求的提高，这些传统方法在某些情况下可能无法满足高精度时间同步的需求，例如现有的卫星时钟同步技术，其通过广播包含精确时间信息的pps(脉冲每秒)信号，为地面接收设备提供高精度的时间参考。然而，仅仅依赖卫星信号可能受到环境因素(如建筑物遮挡、电磁干扰)和天气条件(如云层遮挡)的影响，导致信号接收不稳定或精度下降，且海洋环境下存在分布式系统同步困难以及卫星pps纳秒级同步精度还原度太差的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法及系统，能够降低对卫星信号的依赖程度进而提高系统信号的接收稳定性和精度。

2、本发明所采用的第一技术方案是：一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法，包括以下步骤：

3、获取卫星pps信号并进行信号预处理，得到预处理后的卫星pps信号；

4、设置标准闸门信号，基于多源时间同步机制对预处理后的卫星pps信号进行误差测频处理，得到卫星pps信号时钟频率误差；

5、根据卫星pps信号时钟频率误差，对预处理后的卫星pps信号进行测频校正处理，得到校正后的卫星pps信号。

6、进一步，所述获取卫星pps信号并进行信号预处理，得到预处理后的卫星pps信号这一步骤，其具体包括：

7、获取卫星pps信号并进行频率测量处理，得到卫星pps信号频率信息；

8、设置频率筛选范围对卫星pps信号频率信息进行筛选处理，得到筛选后的卫星pps信号；

9、对筛选后的卫星pps信号进行保存与信号方差计算处理，得到卫星pps信号方差值；

10、对卫星pps信号方差值进行筛选，选取满足预设方差阈值对应的卫星pps信号，作为预处理后的卫星pps信号。

11、进一步，所述设置标准闸门信号，基于多源时间同步机制对预处理后的卫星pps信号进行误差测频处理，得到卫星pps信号时钟频率误差这一步骤，其具体包括：

12、设置标准闸门信号；

13、根据标准闸门信号的频率，获取标准闸门信号时钟个数在预设时间内的反转次数，得到标准反转次数；

14、根据预处理后的卫星pps信号的频率，获取预处理后的卫星pps信号时钟个数在相同预设时间内的反转次数，得到卫星pps信号反转次数；

15、根据标准反转次数与卫星pps信号反转次数之比，确定卫星pps信号时钟频率误差。

16、进一步，所述标准闸门信号为卫星1pps时间同步信号。

17、进一步，所述预处理后的卫星pps信号的频率的获取表达式具体如下所示：

18、

19、上式中，fx表示预处理后的卫星pps信号的频率，nx表示预处理后的卫星pps信号的周期数，t表示标准闸门信号的时间。

20、进一步，所述根据卫星pps信号时钟频率误差，对预处理后的卫星pps信号进行测频校正处理，得到校正后的卫星pps信号这一步骤，其具体包括：

21、根据卫星pps信号时钟频率误差，通过da芯片对预处理后的卫星pps信号进行ocxo时钟校正处理，得到校正后的卫星pps信号；

22、或者；

23、根据卫星pps信号时钟频率误差，通过时钟芯片配置寄存器，按照预设修正时间间隔阈值对预处理后的卫星pps信号进行ocxo时钟校正处理，得到校正后的卫星pps信号。

24、本发明所采用的第二技术方案是：一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理系统，包括：

25、预处理模块，用于获取卫星pps信号并进行信号预处理，得到预处理后的卫星pps信号；

26、误差测频模块，用于设置标准闸门信号，基于多源时间同步机制对预处理后的卫星pps信号进行误差测频处理，得到卫星pps信号时钟频率误差；

27、误差校正模块，用于根据卫星pps信号时钟频率误差，对预处理后的卫星pps信号进行测频校正处理，得到校正后的卫星pps信号。

28、本发明方法及系统的有益效果是：本发明通过对卫星pps信号进行信号预处理，提高了接受信号的稳定性，进一步设置标准闸门信号，基于多源时间同步机制对预处理后的卫星pps信号进行误差测频处理，引入多源时间同步机制，降低了对卫星信号的依赖程度，提高了系统的可靠性和稳定性，最后对预处理后的卫星pps信号进行测频校正处理，选取较好稳定的标准闸门信号用于误差估计，再进行计算和修正，提高了信号的接收稳定性和精度。

技术特征：

1.一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法，其特征在于，所述获取卫星pps信号并进行信号预处理，得到预处理后的卫星pps信号这一步骤，其具体包括：

3.根据权利要求2所述一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法，其特征在于，所述设置标准闸门信号，基于多源时间同步机制对预处理后的卫星pps信号进行误差测频处理，得到卫星pps信号时钟频率误差这一步骤，其具体包括：

4.根据权利要求3所述一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法，其特征在于，所述标准闸门信号为卫星1pps时间同步信号。

5.根据权利要求4所述一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法，其特征在于，所述预处理后的卫星pps信号的频率的获取表达式具体如下所示：

6.根据权利要求5所述一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理方法，其特征在于，所述根据卫星pps信号时钟频率误差，对预处理后的卫星pps信号进行测频校正处理，得到校正后的卫星pps信号这一步骤，其具体包括：

7.一种基于卫星时钟同步的pps信号预处理系统，其特征在于，包括以下模块：

技术总结本发明公开了一种基于卫星时钟同步的PPS信号预处理方法及系统，该方法包括：获取卫星PPS信号并进行信号预处理，得到预处理后的卫星PPS信号；设置标准闸门信号，基于多源时间同步机制对预处理后的卫星PPS信号进行误差测频处理，得到卫星PPS信号时钟频率误差；根据卫星PPS信号时钟频率误差，对预处理后的卫星PPS信号进行测频校正处理，得到校正后的卫星PPS信号。通过使用本发明，能够降低对卫星信号的依赖程度进而提高系统信号的接收稳定性和精度。本发明作为一种基于卫星时钟同步的PPS信号预处理方法及系统，可广泛应用于电子信息实时传输技术领域。技术研发人员：郑策,简天浩,陈焱琨,陈凤受保护的技术使用者：南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）技术研发日：技术公布日：2024/8/27