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1、 GPS/北斗 授时 系统 软件 的 设计与实现 重庆大学硕士学位论文 （学术学位） 学生姓名： 杨玉婷 指导教师： 潘英俊 教 授 专 业：光学工程 学科门类：工 学 重庆大学光电工程学院 二 O 一三年 五 月 Design and Implementation of GPS and Beidou Time Service System Software A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Masters Degree of Engineer
2、ing By Yang Yuting Supervised by Prof. Pan Yingjun Specialty: Optical Engineering College of Material Science and Engineering of Chongqing University, Chongqing, China May 2013 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 I 摘 要 随着现代社会生活节奏的加快，在众多领域中人类对时间的精确性都提出了严格的要求。而在国防科技工业中，对高精度的授时和校时的要求更为苛刻，其中用于武器装备试验的靶场就必须具有 较高精度 的授时系统。由此，本
3、论文 研究并设计出了一种 卫星 授时系统， 采用以 GPS(Global Position System)授时方式为主，并且兼容北斗授时的系统来 达到靶场高精度授时的目的。 论文 在考虑授时方案时，通过对多种授时方式的比较后，选择精度高、技术较成熟的 GPS 授时方式 为主要 授时 方式， 并 考虑到我国自主研发的北斗卫星技 术日趋成熟， 因此 本 系统还兼容北斗授时方式 。 系统 采用具有国际通用标准的 IRIG-B时间码进行时间同步传输，既能够满足精度要求又具有与其他系统的兼容性。 论文简要介绍了系统设计过程中的硬件部分，包括对满足 要求的 GPS 接收芯片的选型； 高精度晶振的选用与频率
4、准确度的校正设计 ； 选用具有实时性和并行处理能力的现场可编程门 阵列 （ FPGA- Field Programmable Gata Array）作 为系统的核心处理器件，从而实现对时间码的编码； 分析了 CPCI CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect)接口标准的优势后，将整体系统设计成为 CPCI 板卡形式。 论文重点介绍了系统软件设计中的两个部分。第一个部分主要是针对 FPGA实现对 IRIG-B 直流码的编码功能的设计。第二个部分是采用 MFC(Microsoft Foundation Classes)技术编写一个对系统性能进行测
5、试的 PC 机测试软件，完成 的内容包括显示时码板提供时间、 GPS 接收器原始数据、本地当前时间、时码板的相应设置等。 在完成整个 GPS 授时系统的设计后，对其进行测试，结果表明该授时系统的授时精度 能够 满足靶场授 时系统的精度要求。 关键 词 ： 卫星 授时， IRIG-B 码，可编程逻辑器件，编码， MFC 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 II ABSTRACT With the accelerated pace of modern society life, people propose strict requirements regarding the accuracy of t
6、ime in many fields. In defense-related science, technology and industry, the requirements of high-precision time service are more stringent, and the range for weaponry test must have a high-precision time service system. In view of this, this paper design and implementation the satellite time servic
7、e system. The system is mainly using GPS(Global Position System) satellite timing pattern and is compatible with Beidou timing pattern to achieve the purpose of high-precision timing in the range. When considered the timing scheme, we compared variety of time service modes, and selected GPS timing p
8、attern to be main time service pattern, which has the higher precision and the mature technology. In consideration of increasing maturity domestically manufactured Beidou satellite technology, the system is also compatible with Beidou timing pattern. We adopted IRIG-B time code to time synchronizati
9、on transfer, as this time code meet the accuracy requirements and the international standard for compatible with other systems. The paper briefly describes the hardware part of the system design process. Including selecting the GPS receiver chip to meet the appropriate requirements; selecting high-a
10、ccuracy crystal and designing correction way of crystal frequency accuracy; using real-time and parallel processing capabilities field programmable gate entire array (FPGA) as the core processing devices of system, so that to achieve time code encoding; designing the system circuit board as standard
11、 CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect) board for satisfying the desired functional requirements. The paper focuses on the two parts of the system software design. The first part is mainly for FPGA realizes the design of the IRIG-B (DC) encoding function. The second part is the use of MFC(M
12、icrosoft Foundation Classes) technology to edit a PC test software for completing the system performance test. In particular, the PC test software implements the following functions: displaying the time derived from the CPCI board; showing the raw data of the GPS receiver and the local current time;
13、 completing the CPCI board set. After completing the design of the GPS time service system, test results show that 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 III the timing accuracy of this system meets high-precision time service requirements in the range. Keywords: satellite timing, IRIG-B time code, programmable logic devices, encoding, MFC 重庆大学硕士学位论文 目 录 IV 目 录 中文摘要 . I 英文摘要 . II 1 绪 论 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 课题研究背景 . 1 1.3 时间统一系统的组成 . 2 1.4 论文的主要内容及结构安排 . 3 2 授时基本原理与总体设计方案
