一種基于gps模塊的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于GPS模塊的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置，它包括單片機(jī)控制模塊、GPS模塊、接口模塊和電源模塊，所述電源模塊將220VAC市電變換為單片機(jī)控制模塊所需的直流電；所述GPS模塊接收GPS衛(wèi)星定位信息，輸出測(cè)量船位置數(shù)據(jù)和1PPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)；所述接口模塊接收GPS模塊提供的定位信息，并將此信息由RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平后輸送至單片機(jī)控制模塊，接收GPS模塊1PPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)和槍陣控制器發(fā)出的激發(fā)脈沖信號(hào)并經(jīng)過光電隔離后輸送至單片機(jī)控制模塊，將單片機(jī)控制模塊輸出的槍陣激發(fā)脈沖計(jì)時(shí)結(jié)果存儲(chǔ)到內(nèi)置存儲(chǔ)卡，同時(shí)從標(biāo)準(zhǔn)串行口輸出。本發(fā)明計(jì)時(shí)精度優(yōu)于0.01ms，完全可以滿足海洋深部地震勘探作業(yè)對(duì)槍陣激發(fā)時(shí)間精確計(jì)時(shí)的要求。
【專利說明】一種基于GPS模塊的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地震勘探系統(tǒng)的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置，屬于地球物理勘探【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在深部地震勘探作業(yè)中，地震勘探系統(tǒng)分為震源和采集兩個(gè)單元。海洋地震勘探系統(tǒng)一般采用槍陣作為震源單元，海底地震儀作為采集單元。槍陣激發(fā)、海底地震儀數(shù)據(jù)接收必須采用相同的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)就是GPS時(shí)間。海底地震儀集成了內(nèi)置微型GPS接收模塊以記錄GPS時(shí)間，而在過去的勘探系統(tǒng)中，槍陣激發(fā)的時(shí)間由導(dǎo)航定位計(jì)算機(jī)記錄，但定位計(jì)算機(jī)一般采用Windows操作系統(tǒng)，其計(jì)時(shí)精度只能達(dá)到百毫秒數(shù)量級(jí)。海底地震儀的數(shù)據(jù)采樣率一般在200Hz左右，也就是說海底地震儀記錄的地震數(shù)據(jù)每5ms左右就有一個(gè)樣點(diǎn)，槍陣激發(fā)時(shí)間百毫秒的計(jì)時(shí)精度無法滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種計(jì)時(shí)精度高的基于GPS模塊的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置。
[0004]本發(fā)明包括單片機(jī)控制模塊、GPS模塊、接口模塊和電源模塊，所述電源模塊，將220VAC市電變換為單片機(jī)控制模塊所需的直流電；所述GPS模塊，接收GPS衛(wèi)星定位信息，輸出測(cè)量船位置數(shù)據(jù)和IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)；所述接口模塊，接收GPS模塊提供的定位信息，并將此信息由RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平后輸送至單片機(jī)控制模塊，接收GPS模塊IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)和槍陣控制器發(fā)出的激發(fā)脈沖信號(hào)并經(jīng)過光電隔離后輸送至單片機(jī)控制模塊，將單片機(jī)控制模塊輸出的槍陣激發(fā)脈沖計(jì)時(shí)結(jié)果存儲(chǔ)到內(nèi)置存儲(chǔ)卡，同時(shí)從標(biāo)準(zhǔn)串行口輸出。
[0005]本發(fā)明接收內(nèi)置GPS模塊提供的定位信息和IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，給出并記錄槍陣激發(fā)脈沖信號(hào)的精確時(shí)間，計(jì)時(shí)精度優(yōu)于O. Olms0
[0006]本發(fā)明所述單片機(jī)控制模塊，采用基于RL-RTX核的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RT0S)，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行和實(shí)時(shí)響應(yīng)。單片機(jī)控制程序包含GPS數(shù)據(jù)讀取任務(wù)，狀態(tài)顯示任務(wù)，數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)，文件記錄任務(wù)，外部中斷響應(yīng)等。
[0007]本發(fā)明的精確計(jì)時(shí)裝置開機(jī)后，單片機(jī)程序首先執(zhí)行系統(tǒng)初始化任務(wù)，對(duì)輸入/輸出端口、存儲(chǔ)卡文件系統(tǒng)等進(jìn)行初始化，建立狀態(tài)顯示、GPS數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)發(fā)送等一系列任務(wù)。
[0008]當(dāng)收到IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行IPPS中斷程序。程序首先判斷GPS數(shù)據(jù)是否有效，如果GPS有效則對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行整秒對(duì)時(shí)。
[0009]當(dāng)收到GPS數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行GPS數(shù)據(jù)讀取任務(wù)。程序在眾多GPS數(shù)據(jù)中讀取GPRMC標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)句，得到當(dāng)前日期、時(shí)間和位置信息。
[0010]當(dāng)收到槍陣激發(fā)脈沖信號(hào)時(shí)，單片機(jī)記錄當(dāng)前精確時(shí)間，并執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄任務(wù)、數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)和狀態(tài)顯示任務(wù)。
[0011]本發(fā)明所述的單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)自帶高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并根據(jù)GPS差分導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供的IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，每秒鐘對(duì)高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行一次校準(zhǔn)。當(dāng)槍陣激發(fā)脈沖信號(hào)來到時(shí)，用高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘對(duì)此信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)并輸出結(jié)果。
[0012]本發(fā)明所述的單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)時(shí)鐘源采用12MHz高穩(wěn)定性溫補(bǔ)型晶振。該晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)時(shí)鐘節(jié)拍計(jì)數(shù)器預(yù)分頻后產(chǎn)生高穩(wěn)定性32. 768kHz震蕩信號(hào)，作為高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)鐘源。
[0013]本發(fā)明內(nèi)包含GPS模塊，實(shí)時(shí)記錄調(diào)查船的位置信息和并提供IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，給出并記錄槍陣激發(fā)脈沖信號(hào)的精確時(shí)間，計(jì)時(shí)精度優(yōu)于O. 01ms，完全可以滿足海洋深部地震勘探作業(yè)對(duì)槍陣激發(fā)時(shí)間精確計(jì)時(shí)的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖I是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的接口模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于以下具體實(shí)施例。
[0017]本發(fā)明內(nèi)置GPS模塊實(shí)時(shí)提供調(diào)查船定位信息和IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，記錄并輸出槍陣激發(fā)脈沖信號(hào)的精確時(shí)間。
[0018]如圖I所示，本發(fā)明包括電源模塊I、接口模塊2、單片機(jī)控制模塊3和GPS模塊4。其中單片機(jī)控制模塊3包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘5。
[0019]如圖2所示，本發(fā)明接口模塊2包括槍陣激發(fā)脈沖BNC接口 6、IPPS時(shí)基脈沖接口
7、定位輸入串口 8、計(jì)時(shí)輸出串口 9、光電信號(hào)隔離模塊10、TTL與RS232電平轉(zhuǎn)換模塊11和存儲(chǔ)卡12。
[0020]所述電源模塊1，將220VAC市電變換為單片機(jī)控制模塊所需的3. 3V直流電。作為另外一種選擇，也可以由計(jì)算機(jī)USB 口供電，電源模塊I將USB 口直流電變換為單片機(jī)控制模塊所需的3. 3V直流電。
[0021]所述接口模塊2，將槍陣激發(fā)脈沖信號(hào)和GPS模塊提供IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)分別經(jīng)過接口 6和BNC接口 7連接至光電信號(hào)隔離模塊10，送至單片機(jī)控制模塊3。將GPS模塊4提供的NMEA RMC格式定位信息經(jīng)串口 8輸入，經(jīng)過TTL與RS232電平轉(zhuǎn)換模塊11送至單片機(jī)控制模塊3。
[0022]所述單片機(jī)控制模塊3，包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘5，根據(jù)GPS模塊4提供NMEA RMC格式定位信息對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘5進(jìn)行初始化，并根據(jù)IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，每秒鐘對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘5進(jìn)行一次校準(zhǔn)。當(dāng)槍陣激發(fā)脈沖信號(hào)來到時(shí)，用實(shí)時(shí)時(shí)鐘5對(duì)此信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)果送至存儲(chǔ)卡12，計(jì)時(shí)結(jié)果同時(shí)經(jīng)過TTL與RS232電平轉(zhuǎn)換模塊11送至串口 8輸出。
[0023]所述GPS模塊4，接收GPS衛(wèi)星定位信息，輸出NMEA RMC格式測(cè)量船位置數(shù)據(jù)和IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于GPS模塊的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置，其特征在于它包括單片機(jī)控制模塊、GPS模塊、接口模塊和電源模塊，所述電源模塊，將220VAC市電變換為單片機(jī)控制模塊所需的直流電；所述GPS模塊，接收GPS衛(wèi)星定位信息，輸出測(cè)量船位置數(shù)據(jù)和IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)；所述接口模塊，接收GPS模塊提供的定位信息，并將此信息由RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平后輸送至單片機(jī)控制模塊，接收GPS模塊IPPS時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)和槍陣控制器發(fā)出的激發(fā)脈沖信號(hào)并經(jīng)過光電隔離后輸送至單片機(jī)控制模塊，將單片機(jī)控制模塊輸出的槍陣激發(fā)脈沖計(jì)時(shí)結(jié)果存儲(chǔ)到內(nèi)置存儲(chǔ)卡，同時(shí)從標(biāo)準(zhǔn)串行口輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置，其特征在于所述單片機(jī)采用基于RL-RTX核的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行和實(shí)時(shí)響應(yīng)。
3.如權(quán)利要求I所述的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置，其特征在于所述單片機(jī)控制模塊包含高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘。
4.如權(quán)利要求4所述的脈沖信號(hào)精確計(jì)時(shí)裝置，其特征在于所述單片機(jī)和高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘均采用同一只高穩(wěn)定性溫補(bǔ)型晶振為時(shí)鐘源。
【文檔編號(hào)】G04R20/02GK103838135SQ201410061602
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】劉保華, 游慶瑜, 裴彥良, 李西雙, 張桂恩 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局第一海洋研究所, 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所, 青島蛟龍深海技術(shù)有限公司