[实用新型]高精度时钟同步授时装置

说明书

技术领域

本实用新型适合于水下机器人内部设备间的时钟同步与授时功能，具体地说是一种高精度时钟同步授时装置，利用水下机器人在水面时与卫星授时信号进行同步，再通过高精度晶体振荡器保持水下的守时精度，利用FPGA模块快速多路并行的优势为水下机器人提供高精度同步时钟信号以及串口授时信号，为水下机器人提供精确、标准、安全、可靠的时间服务。

背景技术

水下机器人在水下作业时其内部各种设备无统一的授时时间标准，这样就会导致水下机器人无法确定各种传感器数据的对应时间，水下机器人内部时钟一天时间误差达到秒级，进而对控制系统的精度以及水下高精度测量等作业系统产生较大影响。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用于水下机器人，结构简单、运行可靠的高精度时钟同步授时装置，通过高精度时钟同步授时装置水下机器人可以对各种串口传感器，测量设备等精确授时。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

高精度时钟同步授时装置，包括顺序连接的卫星信号接收模块、时钟同步守时模块和FPGA芯片；所述FPGA芯片用于连接串口服务器、计算机和测深测扫声纳主机。

所述时钟同步守时模块的输入端口与卫星信号接收模块的隔离输出串口端口连接，1PPS脉冲输出端口、输出端口与FPGA芯片连接。

所述FPGA芯片设有8个串口数据输入端口、1个授时串口数据输入端口、1个1PPS脉冲信号输入端口、1个脉冲信号输入端口、8个串口数据输出端口、1个授时串口数据输出端口、1个脉冲授时串口数据输出端口。

所述串口数据输入端口与传感器连接。

所述授时串口数据输入端口与时钟同步守时模块的输出端口连接。

所述1PPS脉冲信号输入端口与时钟同步守时模块的1PPS脉冲输出端口连接。

所述脉冲信号输入端口与测深测扫声纳主机的脉冲输出端口连接。

所述串口数据输出端口与串口服务器连接。

所述授时串口数据输出端口与计算机连接。

所述脉冲授时串口数据输出端口与测深测扫声纳主机的串口连接。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.可靠性高。本实用新型整体结构简单，可以保证系统持续可靠稳定工作。

2.扩展性强。本实用新型可根据情况，增加或裁减串口与脉冲输入口节点数量。

附图说明

图1为高精度时钟同步授时装置外部引脚接线原理框图；

图2为FPGA内部结构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

当水下机器人在水面时可以接收卫星授时同步信号，本设备通过其授时信号进行时钟同步，使得设备时间与卫星时间保持同步一致。当水下机器人在水下作业时，利用时钟同步授时模块保持水下的守时精度。时钟同步授时模块可以向外部提供精确、标准、安全、可靠和多功能的时间服务(串口授时、1PPS脉冲信号输出等功能)。本装置利用FPGA运行速度快、管脚多、管脚管理灵活、内部程序并行运行等优点实现快速同时处理多条任务的功能。装置内部可以精确切分1PPS脉冲信号，时间分辨率可达到微秒级，在此项技术基础之上，本装置具有对外来串口传感器数据加注精确的采集时间戳数据(分辨率精确到微秒级)，并向外提供加注精确的采集时间戳数据的传感器数据的功能。

高精度时钟同步授时装置，包括顺序连接的卫星信号接收模块、时钟同步守时模块和FPGA芯片；

所述卫星信号接收模块，用于接收卫星授时信号；

所述时钟同步守时模块，用于将卫星授时信号进行其内部时钟的授时，并向FPGA芯片发送周期性秒脉冲定时信号、授时串口数据信号；

所述FPGA芯片，用于根据周期性秒脉冲定时信号、授时串口数据信号进行动态生成采集时间戳数据，对接收的传感器串口数据加注采集时间戳数据，并转发给串口服务器；直接对计算机提供时间戳数据，根据测深测扫声纳主机脉冲信号对测深测扫声纳主机提供时间戳数据。

所述FPGA芯片包括时间模块、串口模块、脉冲授时模块、普通授时串口发送模块；

所述时间模块，用于接收时钟同步守时模块的周期性秒脉冲定时信号、授时串口数据信号，对秒切分得到的毫秒微秒时间数据和授时数据解析得到的年月日时分秒时间数据进行打包得到时间戳数据，并发送时间戳数据至串口模块、脉冲授时模块、普通授时串口发送模块；