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GPS/北斗授时系统软件的设计与实现

作　者: 杨玉婷
导　师: 潘英俊
学　校: 重庆大学
专　业: 光学工程
关键词: 卫星授时 IRIG-B码可编程逻辑器件编码 MFC
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

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 PeripheralComponent 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(MicrosoftFoundation Classes)技术编写一个对系统性能进行测试的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。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 引言  8
  1.2 课题研究背景  8-9
  1.3 时间统一系统的组成  9-10
  1.4 论文的主要内容及结构安排  10-11
2 授时基本原理与总体设计方案  11-28
  2.1 授时系统概述  11-20
    2.1.1 几种授时方式的比较  11-15
    2.1.2 GPS 卫星授时和北斗卫星授时的理论基础  15-20
  2.2 IRIG-B 技术的概述  20-26
    2.2.1 IRIG 时码技术的发展历史  20
    2.2.2 IRIG 时码格式简介  20-22
    2.2.3 IRIG-B 时码格式及特点  22-26
  2.3 系统总体设计方案  26-27
  2.4 本章小结  27-28
3 系统硬件简介  28-41
  3.1 主要功能和技术指标  28
  3.2 GPS 接收模块  28-31
    3.2.1 GPS 接收模块的选型  28-30
    3.2.2 GPS 接收芯片输出数据格式  30-31
  3.3 晶振时钟与卫星时钟的同步  31-34
    3.3.1 晶振时钟与卫星时钟的同步  31-32
    3.3.2 晶振时钟的选型及频率校正设计框架  32-34
  3.4 FPGA 及其外围电路的设计  34-37
    3.4.1 FPGA 芯片选型  34-35
    3.4.2 FPGA 外围电路设计  35-37
  3.5 电路板设计  37-40
    3.5.1 CPCI 总板卡  37-38
    3.5.2 多层板设计注意事项  38-40
  3.6 本章小结  40-41
4 系统软件设计及实现  41-60
  4.1 基于 FPGA 的 IRIG-B 码编码程序的实现  41-49
    4.1.1 FPGA 开发环境  41
    4.1.2 IRIG-B(DC)编码电路的程序实现  41-49
  4.2 基于 VC++的 MFC 测试软件的实现  49-58
    4.2.1 VC++可视化编程环境配置以及 MFC 基本知识介绍  49-51
    4.2.2 测试软件设计  51-58
  4.3 整体测试结果  58-59
  4.4 本章小结  59-60
5 总结与展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
附录  65

GPS/北斗授时系统软件的设计与实现

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