CN102759883A - 一种基于dds的脉冲星时间同步装置及方法 - Google Patents

一种基于dds的脉冲星时间同步装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于DDS的脉冲星时间同步装置及方法，该装置包括X射线探测器、信号调理器、铷原子钟、DDS模块、分频器、时间间隔测量模块和CPU；X射线探测器的输出端连接信号调理器的输入端，信号调理器的输出端连接至时间间隔测量模块；铷原子钟的频率信号输出端连接至DDS模块的输入端，DDS模块的输出端连接至分频器的输入端，分频器的输出端连接至时间间隔测量模块；时间间隔测量模块的输出端连接至CPU；CPU还连接至DDS模块。该装置具有结构简单，成本低，实现性强的优点。

Description

一种基于DDS的脉冲星时间同步装置及方法
技术领域
本发明属于时间同步技术领域，涉及一种时间同步装置及方法，尤其是一种基于直接数字频率合成技术（DDS）的脉冲星时间同步装置及方法。
背景技术
脉冲星是高速自转的中子星，其自转周期稳定，不受人为干扰破坏，是天然的时间基准源。脉冲星距离太阳系遥远可见性好，覆盖范围广，对于各种低地轨道、中高轨道和深空探测轨道均使用。
自主导航卫星在执行任务的过程中，星载原子钟会随时间而产生频率漂移，而高精度的时间和频率信号是实现高精度定轨的前提，所以高精度的时间同步装置对于自主导航卫星的具有十分重要的作用。
目前，基于X射线脉冲星的时间同步技术尚处于起步阶段，国内尚无成熟的技术方案，本发明针对这一问题设计了一种基于脉冲星的时间同步装置，其作用是利用星载X射线探测器探测到的周期性脉冲信号对星载铷原子中进行修正，使星载原子钟保持较高的准确性。
与现有的时间同步装置的结构相比，本发明的时间同步回路中增加了DDS（频率直接数字合成）模块，因为，我国现有的星载铷原子钟没有调频的接口，所以必须通过外部DDS模块实现对频率的调节功能。
发明内容
本发明设计了一种基于DDS的脉冲星时间同步装置。由于我国现有的星载铷钟尚无调频接口，所以本发明相比现有的技术方案更具有可实现性。本发明是通过以下技术方案来实现的本发明的目的：
基于DDS的脉冲星时间同步装置，包括X射线探测器、信号调理器、铷原子钟、DDS模块、分频器、时间间隔测量模块和CPU；所述X射线探测器的输出端连接信号调理器的输入端，所述信号调理器的输出端连接至时间间隔测量模块；所述铷原子钟的频率信号输出端连接至DDS模块的输入端，所述的DDS模块的输出端连接至分频器的输入端，所述分频器的输出端连接至时间间隔测量模块；所述时间间隔测量模块的输出端连接至CPU；所述CPU输出端还连接至DDS模块。
上述CPU通过SPI接口(不限于SPI接口)与DDS模块连接。
本发明还提出一种上述装置的时间同步方法，具体为：X射线探测器探测X射线脉冲星发射出来的信号，将这个信号输出给信号调理器生成脉冲信号，每探测到一个X射线光子就会生成一个脉冲信号；铷原子钟发送一个频率信号f到DDS模块，经过DDS模块后频率变为了f′；分频器接收f′的频率信号，并将信号分频形成分频脉冲信号；时间间隔测量模块记录并测量脉冲信号与铷原子钟的分频脉冲信号之间的时间差，进而能够得到脉冲光子到达X射线探测器的时间；CPU从时间间隔测量模块读取脉冲光子的到达探测器的时间，并进行延迟修正，轮廓生成、钟差的滤波和铷原子钟频率修正的计算，最后将得到的对铷原子钟的修正量，通过接口对DDS模块进行修正。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于DDS的脉冲星时间同步装置及方法，为自主导航卫星保持高精度的时间和频率标准提供了一种有效的手段。其具有装置结构简单，成本低，可实现性强的优点。
附图说明
图1为本发明的同步技术原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明基于DDS的脉冲星时间同步装置，包括X射线探测器1、信号调理器2、铷原子钟3、DDS模块4、分频器5、时间间隔测量模块6、和CPU7；X射线探测器1的输出端连接信号调理器2的输入端，信号调理器2的输出端连接至时间间隔测量模块6；铷原子钟3的频率信号输出端连接至DDS模块4的输入端，DDS模块4的输出端连接至分频器5的输入端，分频器5的输出端连接至时间间隔测量模块6；时间间隔测量模块6的输出端连接至CPU7；CPU7还连接至DDS模块4。
以上装置的时间同步方法具体为：
X射线探测器1探测X射线脉冲星发射出来的信号，将这个信号输出给信号调理器2生成脉冲信号，每探测到一个X射线光子就会生成一个脉冲信号；铷原子钟3输出一个频率信号f到DDS模块4，经过DDS模块4后合成频率信号f′；分频器5接收频率信号f′，并将信号分频形成分频脉冲信号；时间间隔测量模块6测量脉冲信号与铷原子钟3经由DDS模块4后的分频脉冲信号之间的时间差；CPU7从时间间隔测量模块6读取脉冲光子的到达探测器的时间，并进行延迟修正，脉冲轮廓提取，脉冲相位零点定位，并计算测量脉冲到达时刻与预报脉冲时刻的时间差，最后对该时差所组成的序列做滤波运算，得到钟差的估计值，最后计算对频率的修正量，并将该控制量发送给DDS模块4进行修正频率信号。

Claims (2)

1.一种基于DDS的脉冲星时间同步装置，其特征在于，包括X射线探测器（1）、信号调理器（2）、铷原子钟（3）、DDS模块（4）、分频器（5）、时间间隔测量模块（6）和CPU（7）；所述X射线探测器（1）的输出端连接信号调理器（2）的输入端，所述信号调理器（2）的输出端连接至时间间隔测量模块（6）；所述铷原子钟（3）的频率信号输出端连接至DDS模块（4）的输入端，DDS模块（4）的输出端连接至分频器（5）的输入端，所述分频器（5）的输出端连接至时间间隔测量模块（6）；所述时间间隔测量模块（6）的输出端连接至CPU（7）；所述CPU（7）还连接至DDS模块（4）。
2.一种权利要求1所述装置的时间同步方法，其特征在于，X射线探测器（1）探测X射线脉冲星发射出来的信号，将这个信号输出给信号调理器（2）生成脉冲信号，每探测到一个X射线光子就会生成一个脉冲信号；铷原子钟（3）输出一个频率信号f到DDS模块（4），经过DDS模块（4）频率合成后变为f′；分频器（5）接收频率信号f′，并将信号分频形成分频脉冲信号；时间间隔测量模块（6）测量脉冲信号与铷原子钟（3）的分频脉冲信号之间的时间差；CPU（7）从时间间隔测量模块（6）读取脉冲光子的到达探测器的时间，并进行延迟修正，脉冲轮廓生成，相位零点定位，滤波与控制运算，得到对DDS模块的修正量，并通过接口对DDS模块（4）进行修正。
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