一種基于北斗衛(wèi)星的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于北斗衛(wèi)星的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng),涉及智能交通信號領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]智能交通信號控制系統(tǒng)以先進(jìn)的智能信號機(jī)為依托,中心軟件系統(tǒng)從戰(zhàn)略控制的層面統(tǒng)一管理協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制。智能信號機(jī)具有數(shù)據(jù)處理和路口配時(shí)優(yōu)化功能,具有集成其它ITS系統(tǒng)的可擴(kuò)展性,信號機(jī)要減少對中心系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的依賴性,為保證系統(tǒng)可靠及穩(wěn)定運(yùn)行,對信號機(jī)自動(dòng)校時(shí)系統(tǒng)提出了較高的要求。
[0003]當(dāng)前的信號機(jī)校時(shí)技術(shù)主要有兩種,一是GPS衛(wèi)星校時(shí),二是internet網(wǎng)絡(luò)校時(shí)。GPS衛(wèi)星校時(shí)是當(dāng)前廣泛使用的時(shí)間同步技術(shù)。但是,該GPS系統(tǒng)受美國軍方控制,其P碼僅對美國軍方和授權(quán)用戶開放。民用C/A碼的時(shí)間同步精度比P碼低兩個(gè)數(shù)量級,一旦發(fā)生危機(jī)或戰(zhàn)爭威脅,其安全性沒有保障。
[0004]而Internet網(wǎng)絡(luò)校時(shí)對中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和傳輸鏈路的通暢性依賴性較大,一旦鏈路發(fā)生故障,無法獲取準(zhǔn)確時(shí)間。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能保證長期的高精度時(shí)間基準(zhǔn)的安全性能高的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的,采取如下技術(shù)方案:
[0007]一種基于北斗衛(wèi)星的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng),包括六個(gè)模塊:北斗校時(shí)接收模塊、GPS校時(shí)接收模塊、時(shí)頻處理模塊、用戶交互模塊、應(yīng)用接口模塊和時(shí)鐘模塊,其中時(shí)鐘模塊采用晶體鐘或原子鐘;應(yīng)用接口模塊提供RS232電平標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息和秒脈沖信號這些基本時(shí)間同步輸出接口。
[0008]其中所述北斗校時(shí)接收模塊包括:接收天線、射頻模塊、中頻數(shù)字接收單元、衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理單元和用戶接口單元。
[0009]其中衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理單元采用高速數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)。
[0010]本實(shí)用新型具有如下的有益效果:北斗校時(shí)和GPS校時(shí)雙輸入,采用北斗校時(shí)代替GPS對信號機(jī)進(jìn)行校時(shí),不存在信號中斷問題,能保證長期的高精度時(shí)間基準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型信號機(jī)中北斗信號接收模塊。
[0012]圖2為本實(shí)用新型校時(shí)電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】和【附圖說明】本實(shí)用新型。
[0014]本新型的基于北斗衛(wèi)星的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng)包括6個(gè)模塊:北斗校時(shí)接收模塊(含天線)、GPS校時(shí)接收模塊(含天線)、時(shí)頻處理模塊、用戶交互模塊、應(yīng)用接口模塊和時(shí)鐘模塊。其中,GPS接收天線及接收校時(shí)模塊采取外購方式;時(shí)鐘模塊采用可靈活配置形式,可根據(jù)對時(shí)間保持能力的要求高低配置不同的晶體鐘或原子鐘;時(shí)頻處理模塊主要完成雙系統(tǒng)融合處理、時(shí)差處理和時(shí)間維護(hù)功能;用戶交互模塊實(shí)現(xiàn)用戶對設(shè)備的控制、管理及監(jiān)控;應(yīng)用接口模塊提供RS232電平標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息(ToD)和秒脈沖信號(IPPS)等基本時(shí)間同步輸出接口。同時(shí),可根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境實(shí)現(xiàn)不同電氣特性的接口,例如網(wǎng)絡(luò)校時(shí)接口(NTP/SNTP),RS422/RS485電平串行報(bào)文信息、電力時(shí)間同步專用的分脈沖(IPPM)和時(shí)脈沖(IPPH)等等。
[0015]北斗高精度校時(shí)接收模塊接收“北斗一號”衛(wèi)星信號,采用單向定時(shí)技術(shù);采用一次下變頻射頻接收技術(shù),保證射頻通道時(shí)延穩(wěn)定性;通過高階模數(shù)轉(zhuǎn)換器快速采樣提高數(shù)據(jù)接收動(dòng)態(tài)范圍;采用大規(guī)??删幊踢壿嬯嚵信c高速數(shù)字信號處理器的全數(shù)字解決方案,實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星信號的快速捕獲、跟蹤、解擴(kuò)、解調(diào)功能,恢復(fù)出衛(wèi)星數(shù)據(jù)和同步信號。結(jié)合高精度北斗衛(wèi)星校時(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)與高精度數(shù)字時(shí)頻標(biāo)合成技術(shù),完成衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的平滑濾波和最優(yōu)估值、電波的電離層校正、多普勒校正、電波時(shí)延等計(jì)算、TOD時(shí)間信息輸出和時(shí)標(biāo)信號合成控制。設(shè)計(jì)輸出IPPS性能指標(biāo)優(yōu)于100ns,可完全替代GPS接收模塊。
[0016]如圖1所示,信號機(jī)中北斗信號接收模塊主要包括:接收天線、射頻模塊、中頻數(shù)字接收單元、衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理單元和用戶接口單元,通過設(shè)定用戶本地位置、北斗衛(wèi)星信號的接收與衛(wèi)星定時(shí)信號的恢復(fù),生成校時(shí)信號,實(shí)現(xiàn)單向校時(shí)功能。
[0017]同時(shí),如圖2所示,在信號機(jī)的校時(shí)電路(該校時(shí)電路是北斗校時(shí)接收模塊,GPS校時(shí)接收模塊中共有的校時(shí)電路)中加入了短路(過流)保護(hù)和開路(欠流)檢測電路。MAX4374電流檢測器集成了小信號放大器、電壓基準(zhǔn)、比較器和鎖存電路。
[0018]衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理單元采用高速數(shù)字信號處理器(DSP)實(shí)現(xiàn),具有同時(shí)處理多路信號的能力,主要完成衛(wèi)星信號維特比譯碼、校驗(yàn)、數(shù)據(jù)拼裝、衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)的平滑濾波和最優(yōu)估值、電波的電離層校正、電波時(shí)延計(jì)算、多普勒校正和UTC時(shí)間解算等功能。TOD時(shí)間信息經(jīng)并口傳送至單片機(jī)再由異步串口輸出。
[0019]接口單元在單片機(jī)中完成,實(shí)現(xiàn)雙向串口輸入輸出功能??赏ㄟ^串口輸出BD-7700接收的北京UTCUPPS可用狀態(tài)、7700接收狀態(tài)及其它內(nèi)部測試信息,也可接收外部設(shè)置的天線位置、波束設(shè)置等各項(xiàng)設(shè)置。
[0020]北斗校時(shí)系統(tǒng)通過接口單元向智能信號機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)的北京時(shí)間信號和時(shí)鐘信號,用于智能交通系統(tǒng)中綠波帶、協(xié)調(diào)控制、自動(dòng)配時(shí)等功能的實(shí)現(xiàn)。
[0021]“北斗一號”衛(wèi)星定位系統(tǒng)是我國完全自主的衛(wèi)星定位系統(tǒng),全球第三個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng),為用戶提供全天候服務(wù),具有定位、簡短數(shù)字報(bào)文通信和精密校時(shí)三大功能。采用北斗校時(shí)代替GPS對信號機(jī)進(jìn)行校時(shí),不存在信號中斷問題,能保證長期的高精度時(shí)間基準(zhǔn)。
[0022]北斗地面控制中心具有多臺(tái)原子鐘并與國家校時(shí)中心組成北斗守時(shí)中心,為北斗系統(tǒng)提供高精度時(shí)間基準(zhǔn)。北斗校時(shí)用戶終端只需接收任意一顆衛(wèi)星的任意一個(gè)波束信號,即可獲得校時(shí)信息。
[0023]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié),而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下,能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此,無論從哪一點(diǎn)來看,均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定,因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于北斗衛(wèi)星的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng),包括六個(gè)模塊:北斗校時(shí)接收模塊、GPS校時(shí)接收模塊、時(shí)頻處理模塊、用戶交互模塊、應(yīng)用接口模塊和時(shí)鐘模塊,其中時(shí)鐘模塊采用晶體鐘或原子鐘;應(yīng)用接口模塊提供RS232電平標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息和秒脈沖信號這些基本時(shí)間同步輸出接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于北斗衛(wèi)星的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng),其中所述北斗校時(shí)接收模塊包括:接收天線、射頻模塊、中頻數(shù)字接收單元、衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理單元和用戶接口單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于北斗衛(wèi)星的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng),其中衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理單元采用高速數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于北斗衛(wèi)星的信號機(jī)校時(shí)系統(tǒng),包括六個(gè)模塊:北斗校時(shí)接收模塊、GPS校時(shí)接收模塊、時(shí)頻處理模塊、用戶交互模塊、應(yīng)用接口模塊和時(shí)鐘模塊,本新型采用北斗校時(shí)代替GPS對信號機(jī)進(jìn)行校時(shí),不存在信號中斷問題,能保證長期的高精度時(shí)間基準(zhǔn)。
【IPC分類】G04R20-02, G04R20-04
【公開號】CN204406061
【申請?zhí)枴緾N201520013157
【發(fā)明人】席福存, 孫運(yùn)雷, 張?jiān)讫? 朱麟, 郭世永, 徐文浩, 張紅
【申請人】青島智慧城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年1月8日