北京航空航天大学郭凯获国家专利权
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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种基于CSAC的微型PNT系统高可靠时钟同步方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119536457B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411601554.7,技术领域涉及:G06F1/12;该发明授权一种基于CSAC的微型PNT系统高可靠时钟同步方法是由郭凯;王志鹏;高家骥;杨燕栋;吴抿希设计研发完成,并于2024-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于CSAC的微型PNT系统高可靠时钟同步方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于CSAC的微型PNT系统高可靠时钟同步方法,首先,实时获取CSAC的1pps信号和GNSS的1pps信号,计算出钟差信号;在GNSS信号有效的情况下,判断钟差信号是否大于预设阈值,若大于阈值,启用芯片级原子钟自带的粗调整功能;否则,进行以下精调整操作;若GNSS的1pps信号失效,系统将自动启用时钟保持功能,通过扩展卡尔曼滤波方法预测和维持CSAC的时间精度,确保在GNSS信号丢失期间仍能够保持较高的时间同步精度。一旦GNSS信号恢复,系统会退出时钟保持模式,并重新与GNSS进行时间同步。本发明解决了CSAC和GNSS之间的时钟同步问题,从而确保系统的高精度时间同步,并显著增强系统的可靠性。
本发明授权一种基于CSAC的微型PNT系统高可靠时钟同步方法在权利要求书中公布了:1.一种基于CSAC的微型PNT系统高可靠时钟同步方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、对微控制器的各部分进行初始化,是对时间数字转换器TDC进行初始化,并发送相关指令; S2、使用TDC实时监测并记录CSAC发送至通道STOP1的1pps信号与GNSS接收机发送至通道STOP2的1pps信号,计算两个1pps信号之间的钟差值,从而获得钟差数据; S3、判断GNSS信号是否断开,GNSS接收机输出的1pps信号与TDC芯片的STOP2通道相连,通过STOP2的测量结果来判断GNSS接收机的1pps信号是否断开;STOP2的测量结果为0表示GNSS的1pps信号断开,进入步骤S8;否则,进行步骤S4至步骤S7; S4、在100次无故障地执行步骤S1至步骤S3后,系统进入稳定状态,此时开始进行调整,为了避免讨论处理钟差数据的正负情况,将钟差值转换为其绝对值; S5、判断钟差值是否大于100ns,如若是,进入步骤S6;否则,进入步骤S7; S6、系统进入粗调整模式,原子钟自带的1pps粗同步功能启动,原子钟自动调整钟差,随后返回步骤S4; S7、系统进入精调整模式,在此模式下,微控制器采用基于乒乓法的钟驾驭算法对时钟进行精确调整;首先,基于传统二次钟差模型对钟差历史数据进行拟合;其次,根据拟合结果计算钟驾驭调整量;最后,依据钟驾驭调整量对CASC进行反方向调频; S8、当GNSS信号断开时,进入时钟保持模式,在此模式下,微控制器采用时钟保持算法对时钟进行调整,首先,基于钟差历史数据,利用扩展卡尔曼滤波EKF算法对钟差模型参数进行估计,从而获得CSAC非线性钟差模型;随后,利用CSAC非线性钟差模型对下一时刻的钟差进行预报;最后,基于CSAC非线性钟差模型及其预报值确立时钟保持条件,并以此为依据执行必要的钟驾驭操作; S9、在每次调整后,系统将获得的预报值和对应的时间、1pps信号、钟差信息组成一个条目,并将该条目追加性地持久化存储在历史数据列表中,将相关结果保存在SD卡或传输到上位机软件中,接着系统退出时钟保持模式,CSAC迅速重新与GNSS系统时间同步,并返回S2;其中,被持久化的历史数据作为日志帮助用户在发生故障时分析问题,排除故障;另一方面,历史数据作为S8的数据集,在系统数据缺失时作为预测的参考。
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