專利名稱：衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星數(shù)字電視授時技術(shù)以及高精度時間應用領(lǐng)域，具體涉及到一種能準確接收衛(wèi)星數(shù)字電視授時信號的用戶接收系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
自八十年代起，我國的科技工作者就開始了利用衛(wèi)星模擬電視信號進行傳遞標準時間頻率的技術(shù)與方法研究。在中央電視臺一套、二套節(jié)目發(fā)播期間，將電視信號逆程的第16行內(nèi)以行同步前沿為基準，插入包括標準頻率、秒脈沖、標準時碼等信息。插入時頻信息的電視信號經(jīng)調(diào)制、上變頻、功放后，由大口徑定向天線向衛(wèi)星發(fā)送，完成衛(wèi)星模擬電視授時信號的發(fā)播。各地衛(wèi)星下行接收站通過衛(wèi)星電視信號用戶接收機對CCTV含時間碼信息的電視信號進行解調(diào)得出時間碼和標準秒，作為各電視臺播出系統(tǒng)的時間基準。上述的利用電視信號進行授時的方法和系統(tǒng)是建立在模擬電視系統(tǒng)基礎(chǔ)上的。隨著衛(wèi)星數(shù)字電視的快速發(fā)展，國家也制定了相應的標準GB/T17700_1999《衛(wèi)星數(shù)字電視廣播信道編碼和調(diào)制標準》，規(guī)定中國的衛(wèi)星數(shù)字電視系統(tǒng)采用DVB-S標準。目前，利用衛(wèi)星模擬電視信號傳遞標準時間頻率的授時系統(tǒng)已停止使用。為了獲取高精度的衛(wèi)星數(shù)字電視授時信號，亟需發(fā)明一種能接收衛(wèi)星數(shù)字電視授時信號，并能自動完成高精度定時的用戶接收系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠自動完成高精度定時且能夠?qū)崿F(xiàn)與基準協(xié)調(diào)·世界時時間精確同步的衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種定時精度高、誤差小，穩(wěn)定性好的衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收方法。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)，包括衛(wèi)星地面接收天線單元、衛(wèi)星數(shù)字電視接收機、串行數(shù)字接收器、現(xiàn)場可編程邏輯陣列、秒驅(qū)動輸出、第一程序存儲器、高穩(wěn)晶振、ARM7微處理器、液晶屏、數(shù)據(jù)存儲器以及第二程序存儲器；衛(wèi)星地面接收天線單元接收衛(wèi)星的下行射頻信號，并對下行射頻信號進行低噪聲放大和一次變頻，形成一次變頻信號；衛(wèi)星數(shù)字電視接收機通過電纜與衛(wèi)星地面接收天線單元相連，接收一次變頻信號，經(jīng)解調(diào)后輸出異步串行接口信號；串行數(shù)字接收器通過異步串行接口與衛(wèi)星數(shù)字電視接收機連接，異步串行接口信號經(jīng)串行數(shù)字接收器后產(chǎn)生出串行數(shù)據(jù)流和時鐘信號；現(xiàn)場可編程邏輯陣列一個輸入端通過數(shù)據(jù)線與串行數(shù)據(jù)接收器相連，接收串行數(shù)字接收器輸出的串行數(shù)據(jù)流和時鐘信號，提取節(jié)目時鐘參考值和協(xié)調(diào)世界時值以及解調(diào)授時電文，并能夠產(chǎn)生納秒級的秒脈沖信號經(jīng)秒驅(qū)動輸出；
第一程序存儲器通過導線與現(xiàn)場可編程邏輯陣列相連，存儲現(xiàn)場可編程邏輯陣列的運行程序；ARM7微處理器通過總線與現(xiàn)場可編程邏輯陣列相連，讀取現(xiàn)場可編程邏輯陣列恢復出的傳輸數(shù)據(jù)流，從傳輸數(shù)據(jù)流中解出授時電文中的節(jié)目時鐘參考值、協(xié)調(diào)世界時值、星歷預測模型參數(shù)值以及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出口準確時間參數(shù)值，計算得出衛(wèi)星下行時延值，控制現(xiàn)場可編程邏輯陣列中的時間保持模塊進行時延修正后，產(chǎn)生出秒脈沖信號并經(jīng)驅(qū)動后輸出，ARM7微處理器通過時碼輸出串行接口輸出時碼信號；液晶屏通過導線與ARM7微處理器的一輸出端口相連，顯示標準時間； 數(shù)據(jù)存儲器通過數(shù)據(jù)線與ARM7微處理器的另一輸出口相連，用于存儲ARM7微處理器計算過程的中間值以及最終結(jié)果；第二程序存儲器通過導線與ARM7微處理器相連，保存ARM7微處理器的全部控制程序。上述一次變頻信號的頻率為950 2150MHz。上述異步串行接口信號經(jīng)串行數(shù)字接收器后產(chǎn)生出串行數(shù)據(jù)流和時鐘信號，輸出速率為270Mb/s。一種利用上述的衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)的接收方法，該方法由以下步驟實現(xiàn) I )ARM7微處理器讀取現(xiàn)場可編程邏輯陣列恢復出的傳輸數(shù)據(jù)流，從傳輸數(shù)據(jù)流中解出授時電文，并將授時電文中獲取的協(xié)調(diào)世界時值置入現(xiàn)場可編程邏輯陣列的本地時間保持I旲塊中，完成時間粗冋步；2)完成時間粗同步后，ARM7微處理器再讀取現(xiàn)場可編程邏輯陣列輸出的含有授時電文，從授時電文中提取星歷預測模型參數(shù)值、節(jié)目時鐘參考值、協(xié)調(diào)世界時值以及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出口準確時間參數(shù)值；3)利用用戶在坐標系中的位置以及星歷預測模型參數(shù)值，計算出衛(wèi)星信號下行傳播時延值，計算公式為
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括衛(wèi)星地面接收天線單元(I)、衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(2)、串行數(shù)字接收器(3)、現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)、秒驅(qū)動輸出(5)、第一程序存儲器(6)、高穩(wěn)晶振(7)、ARM7微處理器(8)、液晶屏(10)、數(shù)據(jù)存儲器(11)以及第二程序存儲器(12); 衛(wèi)星地面接收天線單元(I):接收衛(wèi)星的下行射頻信號，并對下行射頻信號進行低噪聲放大和一次變頻，形成一次變頻信號； 衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(2 ):通過電纜與衛(wèi)星地面接收天線單元(I)相連，接收一次變頻信號，經(jīng)解調(diào)后輸出異步串行接口信號； 串行數(shù)字接收器(3):通過異步串行接口與衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(2)連接，異步串行接口信號經(jīng)串行數(shù)字接收器后產(chǎn)生出串行數(shù)據(jù)流和時鐘信號； 現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4):一個輸入端通過數(shù)據(jù)線與串行數(shù)據(jù)接收器(3)相連，接收串行數(shù)字接收器輸出的串行數(shù)據(jù)流和時鐘信號，提取節(jié)目時鐘參考值和協(xié)調(diào)世界時值以及解調(diào)授時電文，并能夠產(chǎn)生納秒級的秒脈沖信號經(jīng)秒驅(qū)動輸出(5); 第一程序存儲器(6):通過導線與現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)相連，存儲現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)的運行程序； ARM7微處理器(8):通過總線與現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)相連，讀取現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)恢復出的傳輸數(shù)據(jù)流，從傳輸數(shù)據(jù)流中解出授時電文中的節(jié)目時鐘參考值、協(xié)調(diào)世界時值、星歷預測模型參數(shù)值以及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出口準確時間參數(shù)值，計算得出衛(wèi)星下行時延值，控制現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)中的時間保持模塊進行時延修正后，產(chǎn)生出秒脈沖信號并經(jīng)驅(qū)動后輸出，ARM7微處理器(8)通過時碼輸出串行接口(9)輸出時碼信號； 液晶屏(10):通過導線與ARM7微處理器(8)的一輸出端口相連，顯示標準時間； 數(shù)據(jù)存儲器(11):通過數(shù)據(jù)線與ARM7微處理器(8)的另一輸出口相連，用于存儲ARM7微處理器(8)計算過程的中間值以及最終結(jié)果； 第二程序存儲器(12):通過導線與ARM7微處理器(8)相連，保存ARM7微處理器(8)的全部控制程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)，其特征在于所述一次變頻信號的頻率為950 2150MHz。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)，其特征在于所述異步串行接口信號經(jīng)串行數(shù)字接收器后產(chǎn)生出串行數(shù)據(jù)流和時鐘信號，輸出速率為270Mb/s。
4.一種利用權(quán)利要求I所述的衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)的接收方法，其特征在于該方法包括以下步驟 1)ARM7微處理器(8)讀取現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)恢復出的傳輸數(shù)據(jù)流，從傳輸數(shù)據(jù)流中解出授時電文，并將授時電文中獲取的協(xié)調(diào)世界時值置入現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)的本地時間保持|旲塊中，完成時間粗冋步； 2)完成時間粗同步后，ARM7微處理器(8)再讀取現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)輸出的含有授時電文，從授時電文中提取星歷預測模型參數(shù)值、節(jié)目時鐘參考值、協(xié)調(diào)世界時值以及衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出口準確時間參數(shù)值； 3)利用用戶在坐標系中的位置以及星歷預測模型參數(shù)值，計算出衛(wèi)星信號下行傳播時延值，計算公式為T = ^(SPX-UX)2 +(SPY-uy)2 +(SPZ-iizf Ic 式中τ代表衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器到用戶接收機的下行時延； SPX、SPY、SPZ值是衛(wèi)星的坐標位置； c為光速； UX, uy, UZ是用戶接收機在坐標系中的位置； 4)現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)接收到衛(wèi)星信號下行傳播時延值，從本地時鐘中扣除衛(wèi)星信號下行傳播時延值和接收設(shè)備的固定時延值，完成用戶本地鐘與國家授時中心的協(xié)調(diào)世界時實現(xiàn)精確同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)的接收方法，其特征在于所述步驟I)的具體實現(xiàn)方法是 I. I)異步串行接口輸出以270Mb/s的速率傳輸異步串行接口信號，通過串行數(shù)字接收器產(chǎn)生出串行數(shù)據(jù)流和時鐘信號； I. 2)從串行數(shù)據(jù)流信息中尋找k28. 5控制同步字來實現(xiàn)碼字對齊，將IObit的數(shù)據(jù)依次放入一個50位的移位寄存器中，檢測50位數(shù)據(jù)中，判斷是否連續(xù)兩個字節(jié)為K28. 5 ;若否，則返回步驟I. I ;若是，則控制同步字K28. 5以后每隔IObit形成一個碼字，完成字節(jié)同I K少； I. 3)完成字節(jié)同步后，對已經(jīng)排序的串行數(shù)據(jù)進行10b/8b數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，恢復成原傳輸數(shù)據(jù)流； I. 4) 一個傳輸數(shù)據(jù)包為188個字節(jié)的固定長度，包頭的同步字節(jié)是0x47，判斷連續(xù)2個傳輸數(shù)據(jù)包后，出現(xiàn)在包頭的同步字節(jié)值是否都是0x47，若是，則完成傳輸數(shù)據(jù)包同步，進行步驟I. 5);否則返回步驟I. 2)； I. 5)傳輸數(shù)據(jù)包同步后，通過判斷傳輸數(shù)據(jù)包中預先設(shè)定的包標識符值，確定節(jié)目時鐘參考標志位，現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)產(chǎn)生中斷信號送到ARM7微處理器(8)的中斷輸入端，ARM7微處理器(8)—旦檢測到中斷信號，立即響應現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)的中斷申請，讀取現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)輸出的含有授時電文的傳輸數(shù)據(jù)流，由傳輸數(shù)據(jù)流中解出節(jié)目時鐘參考值和協(xié)調(diào)世界時值，將協(xié)調(diào)世界時值置入現(xiàn)場可編程邏輯陣列(4)的本地時間保持模塊中，得到衛(wèi)星數(shù)字授時電視接收系統(tǒng)的粗同步時間。
全文摘要
本發(fā)明的衛(wèi)星數(shù)字電視授時用戶接收系統(tǒng)及方法，其通過接收衛(wèi)星數(shù)字電視信號并從衛(wèi)星數(shù)字電視信號中提取授時標志節(jié)目時鐘參考和從授時電文中解調(diào)出衛(wèi)星預報星歷模型參數(shù)值、預報衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出口的時間參數(shù)值、協(xié)調(diào)世界時參數(shù)值等，再利用衛(wèi)星預報星歷模型參數(shù)值結(jié)合本地測量點的坐標位置，準確算出衛(wèi)星信號的下行時延值，根據(jù)授時電文中的各種參數(shù)值、衛(wèi)星下行和接收設(shè)備時延值，計算出標準時碼以及需要精確修正的時延值，經(jīng)時延修正后輸出本地秒，達到與國家授時中心協(xié)調(diào)世界時的精確同步，本發(fā)明的方法能夠自動完成高精度定時，準確接收衛(wèi)星電視授時信號，而且接收穩(wěn)定性好，利用該方法接收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，能夠自動完成高精度定時。
文檔編號H04B7/185GK102946289SQ201210403029
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者華宇, 許林生, 董道鵬, 向渝, 武曉亮 申請人:中國科學院國家授時中心