[发明专利]一种高精度的GPS同步授时系统及方法

权利要求书

1.一种高精度的GPS同步授时系统，其特征在于，包括：

GPS天线，用于接收卫星所发射的电磁波信号并转变成电压或电流信号发送给精密授时模块处理；

精密授时模块，一方面用于接收GPS天线发送的电压或电流信号，再把原始观测数据传递给ARM处理器；另一方面通过UART异步通信接收ARM处理器发送的数据，并进行数据处理以及作出相应的信息反馈，同时根据自身的EXTINT0和EXTINT1引脚电平变化，向所述ARM处理器发送其引脚电平变化时的GPS时间码；

ARM处理器，通过控制精密授时模块的引脚电平、解析所述精密授时模块发送的GPS时间码与本地时间对时，以进行对系统主频的模拟校正以及数字校正，使得系统得到高稳频率信息，并将本地时钟同步到标准时间，以维持短期和长期的时间精度和稳定性；

外部有源的压控晶振器，用于提供系统的时钟源，并通过实时地调控其压控端的输入电压，使其输出频率随之改变，进行系统频率校准。

2.根据权利要求1所述的高精度的GPS同步授时系统，其特征在于，所述压控晶振器型号为TG5032CAN；所述精密授时模块型号为NEO-LEA-M8T。

3.根据权利要求1所述的高精度的GPS同步授时系统，其特征在于，所述ARM处理器型号为STM32L4+单片机。

4.一种高精度的GPS同步授时方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1、初始化硬件设备：对硬件平台上电，初始化串口和子系统硬件平台；

步骤2、配置NEO-LEA-M8T精密授时模块：ARM处理器通过UART异步通信向精密授时模块发送数据，设置精密授时模块的参数，使授时模块因EXTINT1引脚电平变化而发送对应的引脚电平变化时的GPS时间码，并保存配置；

步骤3、本地时间同步授时：ARM处理器通过控制精密授时模块的EXTINT1引脚电平，使得精密授时模块发送其引脚电平变化时的GPS时间码，对所述GPS时间码进行解析并与EXTINT1引脚电平变化时的本地时间对时，调整本地时间，使其同步到标准的GPS时间；

步骤4、计算本地时间：根据所述ARM处理器的定时器TIM2和LPTIM1各自计数值计算本地时间的微秒，其中，本地时间的秒由LPTIM1的1秒中断累加，小时、分钟根据累加的秒数计算，年、月、日从所述精密授时模块发送的GPS时间码解析获取；

步骤5、系统主频的模拟校正：所述ARM处理器通过控制精密授时模块的引脚电平，使精密授时模块发送其引脚电平变化时的GPS时间码，对所述GPS时间码进行解析并与EXTINT1引脚电平变化时的本地时间对时，根据对时误差调整外部有源的压控晶振器的输入电压，使其输出频率随之改变，对系统主频进行模拟校正；

步骤6、系统主频的数字校正：ARM处理器通过控制NEO-LEA-M8T精密授时模块的引脚电平，使得模块发送其引脚电平变化时的GPS时间码，对所述GPS时间码进行解析并与EXTINT1引脚电平变化时的本地时间对时，根据对时误差调整ARM处理器定时器的分频因子，对系统主频进行数字校正；

步骤7、重复步骤4到步骤6，使得系统的频率达到目标频率，实现系统时间的精确同步，将本地时间同步到标准时间。

5.根据权利要求4所述的高精度的GPS同步授时方法，其特征在于，所述的步骤3具体包括：

ARM处理器通过控制授时模块的EXTINT1引脚电平，检测精密授时模块发送的时间数据是否有效；待精密授时模块正常发送有效的时间数据后，在定时器LPITIM1发生1秒中断时，所述ARM处理器通过控制精密授时模块的EXTINT1引脚电平，使得精密授时模块发送其引脚电平变化时的GPS时间码，所述ARM处理器解析GPS时间码，并与精密授时模块引脚电平变化时的本地时间对时，根据时间误差调整本地时间，使其同步到标准的GPS时间。