專利名稱：一種基于dds的脈沖星時間同步裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于時間同步技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種時間同步裝置及方法，尤其是一種基于直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)的脈沖星時間同步裝置及方法。
背景技術(shù)：
脈沖星是高速自轉(zhuǎn)的中子星，其自轉(zhuǎn)周期穩(wěn)定，不受人為干擾破壞，是天然的時間基準(zhǔn)源。脈沖星距離太陽系遙遠(yuǎn)可見性好，覆蓋范圍廣，對于各種低地軌道、中高軌道和深空探測軌道均使用。
自主導(dǎo)航衛(wèi)星在執(zhí)行任務(wù)的過程中，星載原子鐘會隨時間而產(chǎn)生頻率漂移，而高精度的時間和頻率信號是實現(xiàn)高精度定軌的前提，所以高精度的時間同步裝置對于自主導(dǎo)航衛(wèi)星的具有十分重要的作用。目前，基于X射線脈沖星的時間同步技術(shù)尚處于起步階段，國內(nèi)尚無成熟的技術(shù)方案，本發(fā)明針對這一問題設(shè)計了一種基于脈沖星的時間同步裝置，其作用是利用星載X射線探測器探測到的周期性脈沖信號對星載銣原子中進(jìn)行修正，使星載原子鐘保持較高的準(zhǔn)確性。與現(xiàn)有的時間同步裝置的結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的時間同步回路中增加了 DDS(頻率直接數(shù)字合成)模塊，因為，我國現(xiàn)有的星載銣原子鐘沒有調(diào)頻的接口，所以必須通過外部DDS模塊實現(xiàn)對頻率的調(diào)節(jié)功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計了一種基于DDS的脈沖星時間同步裝置。由于我國現(xiàn)有的星載銣鐘尚無調(diào)頻接口，所以本發(fā)明相比現(xiàn)有的技術(shù)方案更具有可實現(xiàn)性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明的目的基于DDS的脈沖星時間同步裝置，包括X射線探測器、信號調(diào)理器、銣原子鐘、DDS模塊、分頻器、時間間隔測量模塊和CPU ;所述X射線探測器的輸出端連接信號調(diào)理器的輸入端，所述信號調(diào)理器的輸出端連接至?xí)r間間隔測量模塊；所述銣原子鐘的頻率信號輸出端連接至DDS模塊的輸入端，所述的DDS模塊的輸出端連接至分頻器的輸入端，所述分頻器的輸出端連接至?xí)r間間隔測量模塊；所述時間間隔測量模塊的輸出端連接至CPU ;所述CPU輸出端還連接至DDS模塊。上述CPU通過SPI接口(不限于SPI接口)與DDS模塊連接。本發(fā)明還提出一種上述裝置的時間同步方法，具體為X射線探測器探測X射線脈沖星發(fā)射出來的信號，將這個信號輸出給信號調(diào)理器生成脈沖信號，每探測到一個X射線光子就會生成一個脈沖信號；銣原子鐘發(fā)送一個頻率信號f到DDS模塊，經(jīng)過DDS模塊后頻率變?yōu)榱?f';分頻器接收f'的頻率信號，并將信號分頻形成分頻脈沖信號；時間間隔測量模塊記錄并測量脈沖信號與銣原子鐘的分頻脈沖信號之間的時間差，進(jìn)而能夠得到脈沖光子到達(dá)X射線探測器的時間;CPU從時間間隔測量模塊讀取脈沖光子的到達(dá)探測器的時間，并進(jìn)行延遲修正，輪廓生成、鐘差的濾波和銣原子鐘頻率修正的計算，最后將得到的對銣原子鐘的修正量，通過接口對DDS模塊進(jìn)行修正。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明基于DDS的脈沖星時間同步裝置及方法，為自主導(dǎo)航衛(wèi)星保持高精度的時間和頻率標(biāo)準(zhǔn)提供了一種有效的手段。其具有裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可實現(xiàn)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的同步技術(shù)原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述
參見圖1，本發(fā)明基于DDS的脈沖星時間同步裝置，包括X射線探測器I、信號調(diào)理器2、銣原子鐘3、DDS模塊4、分頻器5、時間間隔測量模塊6、和CPU7 ；X射線探測器I的輸出端連接信號調(diào)理器2的輸入端，信號調(diào)理器2的輸出端連接至?xí)r間間隔測量模塊6 ;銣原子鐘3的頻率信號輸出端連接至DDS模塊4的輸入端，DDS模塊4的輸出端連接至分頻器5的輸入端，分頻器5的輸出端連接至?xí)r間間隔測量模塊6 ;時間間隔測量模塊6的輸出端連接至CPU7 ；CPU7還連接至DDS模塊4。以上裝置的時間同步方法具體為X射線探測器I探測X射線脈沖星發(fā)射出來的信號，將這個信號輸出給信號調(diào)理器2生成脈沖信號，每探測到一個X射線光子就會生成一個脈沖信號；銣原子鐘3輸出一個頻率信號f到DDS模塊4，經(jīng)過DDS模塊4后合成頻率信號f,;分頻器5接收頻率信號f'，并將信號分頻形成分頻脈沖信號；時間間隔測量模塊6測量脈沖信號與銣原子鐘3經(jīng)由DDS模塊4后的分頻脈沖信號之間的時間差；CPU7從時間間隔測量模塊6讀取脈沖光子的到達(dá)探測器的時間，并進(jìn)行延遲修正，脈沖輪廓提取，脈沖相位零點(diǎn)定位，并計算測量脈沖到達(dá)時刻與預(yù)報脈沖時刻的時間差，最后對該時差所組成的序列做濾波運(yùn)算，得到鐘差的估計值，最后計算對頻率的修正量，并將該控制量發(fā)送給DDS模塊4進(jìn)行修正頻率信號。
權(quán)利要求
1.一種基于DDS的脈沖星時間同步裝置，其特征在于，包括X射線探測器(I)、信號調(diào)理器(2)、銣原子鐘(3)、DDS模塊(4)、分頻器(5)、時間間隔測量模塊(6)和CPU (7);所述X射線探測器(I)的輸出端連接信號調(diào)理器(2)的輸入端，所述信號調(diào)理器(2)的輸出端連接至?xí)r間間隔測量模塊(6);所述銣原子鐘(3)的頻率信號輸出端連接至DDS模塊(4)的輸入端，DDS模塊(4)的輸出端連接至分頻器(5)的輸入端，所述分頻器(5)的輸出端連接至?xí)r間間隔測量模塊(6);所述時間間隔測量模塊(6)的輸出端連接至CPU (7);所述CPU (7)還連接至DDS模塊(4)。
2.—種權(quán)利要求I所述裝置的時間同步方法，其特征在于，X射線探測器(I)探測X射線脈沖星發(fā)射出來的信號，將這個信號輸出給信號調(diào)理器(2)生成脈沖信號，每探測到一個X射線光子就會生成一個脈沖信號；銣原子鐘(3)輸出一個頻率信號f到DDS模塊(4)，經(jīng)過DDS模塊(4)頻率合成后變?yōu)閒';分頻器(5)接收頻率信號f'，并將信號分頻形成分頻脈沖信號；時間間隔測量模塊(6)測量脈沖信號與銣原子鐘(3)的分頻脈沖信號之間的時間差；CPU (7)從時間間隔測量模塊(6)讀取脈沖光子的到達(dá)探測器的時間，并進(jìn)行延遲 修正，脈沖輪廓生成，相位零點(diǎn)定位，濾波與控制運(yùn)算，得到對DDS模塊的修正量，并通過接口對DDS模塊(4 )進(jìn)行修正。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于DDS的脈沖星時間同步裝置及方法，該裝置包括X射線探測器、信號調(diào)理器、銣原子鐘、DDS模塊、分頻器、時間間隔測量模塊和CPU；X射線探測器的輸出端連接信號調(diào)理器的輸入端，信號調(diào)理器的輸出端連接至?xí)r間間隔測量模塊；銣原子鐘的頻率信號輸出端連接至DDS模塊的輸入端，DDS模塊的輸出端連接至分頻器的輸入端，分頻器的輸出端連接至?xí)r間間隔測量模塊；時間間隔測量模塊的輸出端連接至CPU；CPU還連接至DDS模塊。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，實現(xiàn)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01S19/03GK102759883SQ201210243068
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者孫劍, 郭鵬斌 申請人:西安交通大學(xué)