CN105652655A - 手持式卫星授时同步终端 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种手持式卫星授时同步终端，由电源、壳体、液晶显示屏、按钮、单片机、时钟芯片、天线、天线信号处理电路、射频处理单元和信号处理单元组成。该终端自身具有守时能力,可以接收卫星信号获得卫星时间,并在一定范围内保持时间精度。具体使用时先利用该终端在收星良好环境场所接收卫星信号和获得卫星时间，再移动终端至收星不好的场所，对挂钟进行同步。该发明可以充分利用原有的挂钟，即使在室内短时无法接收信号的场所，也可使用卫星时间同步，达到大大扩展卫星同步的使用范围的目的。可以应用于各种需要时间显示的场合，如政府机构、国防、学校、医院、交通、金融等部门。

Description

手持式卫星授时同步终端

技术领域

本发明提出了一种手持式卫星授时同步终端,该终端可以接收导航卫星信号获得时间,并对挂钟进行同步,可以应用于各种需要时间显示的场合，如政府机构、国防、学校、医院、交通、金融等部门。

背景技术

目前挂钟应用较为普及，但由于挂钟无论是采用石英晶振还是机械装置，其频率准确度存在误差。因此挂钟长时间运行就会产生误差，目前误差主要采用人工校准，给人们带来不便。

为了实现校准，人们采用了许多方法，如长波、短波较时和卫星导航***校时，如发明专利”卫星授时的时间显示装置”(授权号:201210132569.4)，该发明提出利用卫星授时实现自动同步的方法。但在室内环境或地下室条件下，有可能短时接收不到信号导致无法使用。也有采用外置天线的方法，但外置天线安装较为繁琐，需要额外布线，影响室内美观。

发明内容

为了使挂钟能快速获得同步，本发明提出了一种手持式卫星授时同步终端，该终端自身具有守时能力,可以接收卫星信号获得卫星时间,并在一定范围内保持时间精度。具体使用时先利用该终端在收星良好环境场所接收卫星信号和获得卫星时间，再移动终端至收星不好的场所，对挂钟进行同步。该发明可以充分利用原有的挂钟，即使在室内短时无法接收信号的场所，也可使用卫星时间同步，达到大大扩展卫星同步的使用范围的目的。

本发明的技术方案为：手持式卫星授时同步终端由电源、壳体、液晶显示屏、按钮、单片机、时钟芯片、天线、天线信号处理电路、射频处理单元和信号处理单元组成。电源单元包括电池与电源管理部分；电池是能量载体，提供直流稳定电压；电源管理部分将该电压进行处理，变换为各部分需要的电压。壳体则组成终端的机械结构部分，采用成型模具压制成型的塑料壳。天线可接收卫星信号，经天线信号处理电路后送至射频处理单元，再送至信号处理单元。单片机是一种可运行程序的处理器，单片机接收信号处理单元输出的数据；时钟芯片是一种可自动进行年、月、日、时、分、秒计时的芯片，单片机将时间信息写入时钟芯片，时钟芯片则按写入时间开始计时；单片机读时钟芯片的数据，并将数据及状态输出至液晶显示屏。无线发射单元接收单片机发来的数据，调制至指定频段，经发射天线发射出去。按钮则实现控制输入。

终端上电后，手持终端接收卫星信号，在液晶显示屏上显示时间、位置和收星状态信息；在成功获得时间后，手持终端开始计时,液晶屏显示当前时间；用户持手持终端接近挂钟，按发射按钮，挂钟接收到信号后自动校准，达到同步卫星时间的目的。

该发明的优点在于利用了手持终端的灵活性，用户可持手持终端到室外环境接收卫星信号，获得时间并以此为基准计时。再到室内对暂时无法同步的挂钟进行手工对时。可解决在组织大型活动时，部分挂钟无法实行卫星同步的问题。该终端结构简单，成本低，便于大规模推广。

附图说明

图1为手持终端基本组成图，

图2为挂钟的一种组成,

图3为挂钟的另一种组成,

图4为手持终端获得卫星时间示意图，

图5为手持终端同步挂钟示意图。

具体实施方案

手持终端的组成如图1所示，手持终端由天线、天线处理电路、射频处理、信号处理、单片机、时钟芯片、液晶显示屏、壳体、按钮、电源、无线发射单元组成。

电源包括电池与电源变换部分，将电池电压转换为各部分需要的电能形式，为各部分提供电源；壳体单元则组成手持的机械结构部分，可以是塑料、树脂或铝合金边框组成的框架结构，也可以是将金属板材进行弯折构成盒体。天线是一种可接收导航卫星信号的器件，其输出接至天线处理电路；天线处理电路包括信号的滤波和放大，其输出接至射频处理；射频处理单元将信号进行下变频，输出至信号处理单元；信号处理单元对信号进行采样、捕获、跟踪、译码和数据处理，输出串口信号至单片机。串口信号包括时间、位置和收星信息。

液晶显示屏是一种方形的扁平结构，可以显示数字图形信息。显示屏接收单片机的输出，在单片机的控制下进行显示；显示屏显示的内容包括时间、时间置信度、位置、收星信息和剩余电量。

按钮是一种具有弹性和可接触触点的器件，按下后触点可闭合实现信号输入。按钮包括调节按钮和发射按钮，调节按钮控制显示屏显示的内容，发射按钮按下后手持终端发射时间信息。

无线发射单元包括数据接口、信号调制和发射天线三部分，数据接口与信号调制连接，信号调制输出至发射天线。无线发射单元可采用市场成熟的无线发射模块。

手持终端得到卫星时间后，对时钟芯片进行重置时间的操作，开始守时；由于时钟芯片的计时误差模型是已知的，单片机根据时钟芯片的计时时间可推算出其时间的置信度。如时钟芯片的计时误差为每8小时差1秒，则当时钟芯片独立计时8小时后，单片机输出误差大于1秒的提示。

挂钟是一种采用数码管显示，方形扁平结构，背部有挂钩或孔，可安装在墙壁上的装置。挂钟内部有无线同步接口，与手持终端一致，可以接收手持终端的同步信息。

挂钟的一种组成如图2所示。挂钟由液晶显示屏、万年历芯片、单片机、卫星接收模块和无线接收模块组成。万年历芯片是目前市场上挂钟广泛采用的一种集成电路，可在市场购得，具有自动计时、公农历计算的功能；单片机控制万年历芯片的调节接口，实现万年历芯片的时间置入，时间置入的具体方法见本公司申请的发明专利所示，专利申请号为：201510156885.9；无线接收模块接收图1中的无线发射模块产生的无线信号，转换为单片机能识别的串口数据，该模块是通用模块，可在市场购得。

挂钟的一种组成如图3所示。挂钟由液晶显示屏、扫描驱动电路、单片机、时钟芯片、卫星接收模块和无线接收模块组成。扫描驱动电路是目前市场上挂钟广泛采用的一种LED数码管驱动方式，在专利201210132569.4的图3中有详细描述；时钟芯片是一种通用芯片，可在市场购得，具有自动计时的功能，与万年历芯片不同之处在于时钟芯片不能直接驱动数码管，时钟芯片只能与将计时数据发送至单片机；无线接收模块接收图1中的无线发射模块产生的无线信号，转换为单片机能识别的串口数据，该模块是通用模块，可在市场购得。

手持终端对挂钟的同步过程描述如下：

1、用户持手持终端在卫星信号较好环境里，接收卫星信号，成功实现授时，如图4所示；

2、手持终端显示屏显示授时成功，并自身开始守时，并显示时间精度；

3、用户持终端进入卫星信号较差环境，自行接近挂钟，将终端对准挂钟，按下发射按钮，挂钟接收信号后自动同步，如图5所示；

综上所述，本发明提出了一种手持式卫星授时终端装置，配合可自动同步的挂钟，可以在无法应用卫星授时的环境进行卫星同步，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

尽管本发明的内容已经作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改与替代都将是显而易见的。因此本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种手持式卫星授时终端，其特征在于终端由电源、壳体、液晶显示屏、按钮、单片机、时钟芯片、天线、天线信号处理电路、射频处理单元和信号处理单元组成；天线输出接至天线处理电路，射频处理输出接至信号处理；单片机与按钮、时钟芯片、显示屏相连；电源单元为各部分提供电源，壳体单元则组成终端的机械结构部分。

2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，单片机接收信号处理单元信息后，对时钟芯片进行了重置时间操作，在该时间基础上进行守时。

3.根据权利要求1所述的计时装置，其特征在于，单片机在显示屏上显示了当前时间的可置信度。

4.根据权利要求1所述的计时装置，其特征在于，在按下发射按钮后，单片机控制发射单元产生无线信号，挂钟接收该信号后实现同步。

5.根据权利要求1所述的计时装置，其特征在于其自动同步过程如下：

第一步，单片机执行程序，接收卫星信号；

第二步，单片机获得卫星时间，重置时钟芯片，进行守时；

第三步，单片机评判当前时间精度，并进行实时显示；

第四步，在按下发射按钮后，单片机控制无线发射单元，产生无线同步脉冲，同步挂钟。