[发明专利]一种GPS授时脉冲在中高速传感器网络中的应用方法

权利要求书

1.一种GPS授时脉冲在中高速传感器网络中的应用方法，包括相互连接的GPS接收器，多用户时分复用装置，辅助帧同步信号检测装置，自动频率偏移修正装置和节点位移估计装置，其特征在于：所述的GPS接收器，用来接收GPS的同步时间信息，并提供校准后的授时脉冲；所述的多用户时分复用装置用来实现中高速传感网内的全网同步，采用两层结构将用户分为群节点和普通节点，每个群节点允许占用超帧群中的一个或多个超帧，每个普通节点允许占用超帧中的由一个或多个帧；所述的辅助帧同步信号检测装置通过GPS授时脉冲的粗同步和PN序列相关运算的精同步结合来实现数据帧的捕获；所述的自动频率偏移修正装置产生幅值数据，经过DA变换后生成电压信号来控制系统晶振，完成频率同步；所述的节点位移估计装置面向应用，通过计算GPS授时脉冲与实际的起始时刻之间的时间差来估算发送设备和接收设备之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种GPS授时脉冲在中高速传感器网络中的应用方法，其特征在于：所述的多用户时分复用装置由本地定时器，复位器，超帧群状态控制器，超帧状态控制器和帧状态控制器组成，所述的本地定时器由若干个子定时器组成，子定时器级联完成一次超帧群的组帧和传输；所述的复位器用来接收GPS授时脉冲，并根据授时脉冲的到来时间复位所有子定时器，使得中高速传感器网络内所有接收机保持同步；所述的超帧群状态控制器用来建立超帧群结构和状态跳转；所述的超帧状态控制器用来建立超帧结构和状态跳转；所述的帧状态控制器用来建立帧结构和状态跳转，及中断信号、RF控制状态的产生。

3.根据权利要求1所述的一种GPS授时脉冲在中高速传感器网络中的应用方法，其特征在于：所述的辅助帧同步信号检测装置由粗同步估计器和同步信号检测器组成；所述的粗同步估计器，利用GPS授时脉冲估计帧起始时刻，通过反馈算法逐步逼近正确的帧起始时刻的方法，其首先利用GPS授时脉冲来校准本地定时器，由所述的帧状态控制器给出粗同步时间范围，然后根据所述的同步信号检测器给出的精确同步时刻修正粗同步时间范围；所述的同步信号检测器，根据所述的粗同步估计器给出的帧起始时刻，用帧训练序列与本地存储的PN码序列做卷积运算，依次输出相关运算结果，并调用最值搜索算法，通过计算最值点的分布确定精确同步时间。

4.根据权利要求1所述的一种GPS授时脉冲在中高速传感器网络中的应用方法，其特征在于：所述的自动频率偏移修正装置由本地时间误差估计器，时间幅度转换器和数字环路滤波器组成，所述的本地时间误差估计器用来估计本地时间和GPS授时时间之间的误差；所述的时间幅度转换器用来将本地时间误差估计器估算出来的误差值转换成幅度值，经过DA转换用来控制晶振压控端的电压；所述的数字环路滤波器用来平滑所述时间幅度转换器输出的幅度值，减少晶振的抖动，降低带内和带外噪声，维持环路的稳定性。

5.根据权利要求1所述的一种GPS授时脉冲在中高速传感器网络中的应用方法，其特征在于：所述的节点位移估计装置由收发时间偏差估计器和乘法器组成，所述的估计装置粗略估算出节点离接收机的大致距离；所述的收发偏差估计器，通过GPS授时脉冲和精确同步信号位置估计出收发时刻的偏差值；通过时延偏差和电磁波传播速度相乘，估算出节点离接收机的大致距离。