GPS授时方法、装置、电子设备以及存储介质 |
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| 申请号 | CN202111104115.1 | 申请日 | 2021-09-22 | 公开(公告)号 | CN113568300B | 公开(公告)日 | 2022-01-04 |
| 申请人 | 深圳心派科技有限公司; | 发明人 | 杨烊; 李展鹏; 谢恺; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种GPS授时方法，用于 电子 设备，包括：获取GPS对应的目标1pps 信号 ；根据所述目标1pps信号获取通信网络的第一空口信号；在所述GPS处于失 锁 状态下，通过所述第一空口信号对所述目标1pps信号进行同步校准，得到校准后的目标1pps信号进行GPS授时。本发明还公开了一种GPS授时装置、电子设备以及计算机可读存储介质。采用本发明的方法，可以利用 移动通信网络 的广播信道信息（PBCH）进行空口同步，再根据同步后的信息来校准失锁后GPS输出的1pps，达到获取精准授时信息的目的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种GPS授时方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | GPS授时方法、装置、电子设备以及存储介质技术领域[0001] 本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种GPS授时方法、装置、电子设备以及计算机可读存储介质。 背景技术[0002] 卫星导航系统作为目前最精准的授时系统，被用在国民工业和消费生活的方方面面，比如移动终端，车载系统等等。传统的授时系统如图1所示，由GPS授时模块和系统设备 组成，GPS模块通过天线接收卫星信号，锁定卫星信号以后经过内部解码输出授时信息，包 括但不限于1pps，特定时钟频率（比如10MHz）等。系统设备获取到GPS模块给到的授时信息 后，再基于该信息设置时间基准。 [0003] GPS作为授时装置的缺点在于对天气，位置的要求比较高。当天气恶劣，以及在室内或者地下室等环境下，GPS信号极其微弱，此时GPS很有可能处于失锁状态，导致授时信息 不准确，比如1pps会有漂移，输出时钟也不稳定，可能会导致系统设备工作异常。 发明内容[0005] 为实现上述目的，本发明提出一种GPS授时方法，所述方法包括以下步骤： [0006] 获取GPS对应的目标1pps信号； [0007] 根据所述目标1pps信号获取通信网络的第一空口信号； [0008] 在所述GPS处于失锁状态下，通过所述第一空口信号对所述目标1pps信号进行同步校准，得到校准后的目标1pps信号进行GPS授时。 [0009] 可选的，在所述根据所述目标1pps信号获取通信网络的空口信号之后，所述方法还包括以下步骤： [0010] 计算所述目标1pps信号的偏移量； [0011] 若所述目标1pps信号的偏移量大于预设值，则判断所述GPS处于失锁状态。 [0012] 可选的，在所述通过所述第一空口信号对所述目标1pps信号进行同步校准之前，所述方法还包括以下步骤： [0013] 在所述GPS处于锁定状态下，根据锁定1pps信号截取对应时间长度的第二空口信号； [0014] 计算所述锁定1pps信号的第一相关峰以及所述第二空口信号的第二相关峰； [0015] 确定所述第一相关峰与所述第二相关峰的第一相对位置，并将所述第一相对位置作为第一相对时间偏移信息进行记录。 [0016] 可选的，所述将所述第一相对位置作为第一相对时间偏移信息进行记录，包括： [0017] 计算t－1时刻下所述锁定1pps信号与所述第二空口信号的第一相对时间偏移信息，并记录锁定状态相对时间偏移信息； [0018] 计算t时刻下所述锁定1pps信号与所述第二空口信号的第二相对时间偏移信息，并用所述第二相对时间偏移信息对所述锁定状态相对时间偏移信息进行更新。 [0019] 可选的，所述在所述GPS处于失锁状态下，通过所述第一空口信号对所述目标1pps信号进行同步校准，包括： [0020] 在所述GPS处于失锁状态下，计算所述第二空口信号的第三相关峰； [0021] 计算所述第二相关峰与所述第三相关峰的第三相对位置，并将所述第三相对位置作为第三相对时间偏移信息进行记录； [0022] 根据所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息，计算校准参数； [0023] 通过所述校准参数对所述目标1pps信号进行同步校 准。 [0024] 可选的，所述根据所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息，计算校准参数，包括： [0025] 计算所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息的差值； [0026] 将所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息的差值作为所述校准参数。 [0027] 可选的，所述第二相关峰的数量为n个，所述第三相关峰的数量为m个，m小于或等于n，所述差值为平均差值，所述计算所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移 信息的差值，包括： [0028] 通过以下公式对计算定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息的差值： [0029] [0030] 式中， 表示平均差值， 表示在#时刻的锁定状态下第i个第二相关峰对应的锁定状态相对时间偏移信息， 表示在&时刻的失锁状态下第j个 第三相关峰对应的第三相对时间偏移信息，其中，i=j，&＝#+x，x为大于或等于1的整数，x表示连续失锁状态下的第x个时刻。 [0031] 此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种GPS授时装置，所述装置包括： [0032] 第一获取模块，用于获取GPS对应的目标1pps信号； [0033] 第二获取模块，用于根据所述目标1pps信号获取通信网络的第一空口信号； [0034] 校准模块，用于在所述GPS处于失锁状态下，通过所述第一空口信号对所述目标1pps信号进行同步校准，得到校准后的目标1pps信号进行GPS授时。 [0035] 此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种电子设备，所述电子设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行GPS授时程序，所述GPS授时程序 被所述处理器执行时实现如上述任一项所述的GPS授时方法的步骤。 [0036] 此外，为实现上述目的，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有GPS授时程序，所述GPS授时程序被处理器执行时实现如上述任一项所 述的GPS授时方法的步骤。 [0037] 本发明技术方案提出了一种GPS授时方法，所述方法包括以下步骤：获取GPS对应的目标1pps信号；根据所述目标1pps信号获取通信网络的第一空口信号；在所述GPS处于失 锁状态下，通过所述第一空口信号对所述目标1pps信号进行同步校准，得到校准后的目标 1pps信号进行GPS授时。现有技术中，GPS作为授时装置的缺点在于对天气，位置的要求比较 高。当天气恶劣，以及在室内或者地下室等环境下，GPS信号极其微弱，此时GPS很有可能处 于失锁状态，导致授时信息不准确，比如1pps会有漂移，输出时钟也不稳定，可能会导致系 统设备工作异常。针对恶劣天气或者室内环境下由于卫星信号微弱导致GPS模块失锁的情 况，采用本发明的方法，可以利用移动通信网络的广播信道信息（PBCH）进行空口同步，再根据同步后的信息来校准失锁后GPS输出的1pps，达到获取精准授时信息的目的。 附图说明 [0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图示出的结构获得其他的附图。 [0039] 图1为本发明现有技术中GPS授时系统的结构示意图； [0041] 图3为本发明GPS授时系统的结构示意图； [0042] 图4为本发明空口同步模块的结构示意图； [0043] 图5为本发明校准补偿模块的结构示意图； [0044] 图6为本发明的一种GPS授时方法的流程示意图； [0045] 图7为本发明5G基站多波束广播信号时间位置示意图； [0046] 图8为本发明终端在GPS锁定状态下检测出的8个峰值示意图； [0047] 图9为本发明终端在GPS失锁状态下检测出的峰值示意图； [0048] 图10为本发明另一种GPS授时方法的流程示意图； [0049] 图11为本发明GPS授时装置的结构框图。 [0050] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 具体实施方式[0051] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0052] 参照图2，图2为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的电子设备结构示意图。 [0053] 通常，电子设备包括：至少一个处理器301、存储器302以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的GPS授时程序，所述GPS授时程序配置为实现如前所述的GPS授时 方法的步骤。 [0054] 处理器301可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器301可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－ Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程 逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器301也可以包括主处理器和协处理器，主 处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗 处理器。在一些实施例中，处理器301可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像 处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。处理器301还可以包括AI (Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关GPS授时方法操 作，使得GPS授时方法模型可以自主训练学习，提高效率和准确度。 [0055] 存储器302可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器302还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个 或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器302中的非暂态的计算机可 读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器301所执行以实现本申 请中方法实施例提供的GPS授时方法。 [0056] 在一些实施例中，终端还可选包括有：通信接口303和至少一个外围设备。处理器301、存储器302和通信接口303之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总 线、信号线或电路板与通信接口303相连。具体地，外围设备包括：射频电路304、显示屏305和电源306中的至少一种。 [0057] 通信接口303可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器301和存储器302。在一些实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303 被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器301、存储器302和通信接口 303中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。 [0058] 射频电路304用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路304通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路304将电信号转 换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路304包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路304可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行 通信。该无线通信协议包括但不限于：城域网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路304还可 以包括NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以 限定。 [0059] 显示屏305用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏305是触摸显示屏时，显示屏305还具有采集在显示 屏305的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器 301进行处理。此时，显示屏305还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或 软键盘。在一些实施例中，显示屏305可以为一个，电子设备的前面板；在另一些实施例中，显示屏305可以为至少两个，分别设置在电子设备的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施 例中，显示屏305可以是柔性显示屏，设置在电子设备的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏305还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏305可以采用LCD (LiquidCrystal Display，液晶显示屏)、OLED(Organic Light‑Emitting Diode,有机发光 二极管)等材质制备。 [0060] 电源306用于为电子设备中的各个组件进行供电。电源306可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源306包括可充电电池时，该可充电电池可以支持有线充电 或无线充电。该可充电电池还可以用于支持快充技术。 [0061] 本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。 [0062] 此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有GPS授时程序，所述GPS授时程序被处理器执行时实现如上文所述的GPS授时方法 的步骤。因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本申请所涉及的计算机可读存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请 方法实施例的描述。确定为示例，程序指令可被部署为在一个电子设备上执行，或者在位于 一个地点的多个电子设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个 电子设备备上执行。 [0063] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的计算机可读存储 介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read‑Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。 [0064] 基于上述硬件结构，提出本发明GPS授时方法的实施例。 [0065] 参照图3，图3为本发明GPS授时系统的结构示意图，所述GPS授时方法运行于所述GPS授时系统中，如图3所示： [0066] GPS授时系统包括天线、GPS授时模块、需授时设备。其中，GPS授时模块包括 [0067] 其中，GPS授时模块至少一个天线、空口同步模块、校准补偿模块，所述空口同步模块、校准补偿模块用于执行GPS授时程序，GPS授时程序配置为实现如前所述的GPS授时方法 的步骤。GPS授时模块通过天线获取GPS信号以及通信网络信号，并通过空口同步模块对GPS 信号以及通信网络信号进行处理，输出对应的校准参数，校准补偿模块通过校准参数对GPS 信号进行较准，输出校准后的授时信号到需授时设备。 [0068] 参照图4，图4为本发明空口同步模块的结构示意图，如图4所示： [0069] 空口同步模块包括射频单元、基带处理单元，其中，基带处理单元用于对通信网络的空口信号进行PBCH下变频、低通滤波、运算和定时计算及逻辑判断，在空口同步模块中的 需要处理的数据都是数字域的复信号（IQ数据流），没有特定的数据格式，是一个32bit（I路信号16bit，Q路信号16bit）流数据。其中，上述射频单元可以是基于通信网络的射频单元，具体的，可以是基于移动通信网络的射频单元，比如3g、4g、5g等移动通信网络的射频单元，上述射频单元可以是在3.5ghz点上高频调制（上下变频的作用），基带处理单元可以是0频 率，100mhz信号带宽。 [0070] 参照图5，图5为本发明校准补偿模块的结构示意图，如图4所示： [0071] 校准补偿模块的输入为GPS信号和校准参数，通过校准参数对GPS信号进行校准处理，输出一个校准后的授时信号。 [0072] 本发明实施例中，由于通信网络的时间参考源头也是卫星导航系统，所以根据通信网络基站的广播信号，可以实现对GPS输出的1pps进行校验，如此一来，在恶劣天气、室内或者地下室等无卫星信号覆盖的区域，通过与通过网络进行空口同步，完成对GPS输出的 1pps进行校准，可以得到一个高精准度的时钟参考信号作为授时信号。 [0073] 参照图6，图6为本发明GPS授时方法的流程示意图，所述方法包括以下步骤： [0074] 步骤S11：获取GPS对应的目标1pps信号。 [0075] 需要说明的是，本发明的执行主体是电子设备或GPS授时模块，该电子设备中存储有GPS授时程序，该电子设备的结构参照上文描述，此处不再赘述，该电子设备执行GPS授时 程序时，实现本发明的GPS授时方法的步骤。 [0076] GPS对应的目标1pps信号可以是通过卫星天线进行获取的，在GPS锁定卫星信号后会输出一个精准的1pps（pulse per second）信号。在信号弱的位置或者受天气影响，GPS可能无法锁定卫星信号，因此，无法得到精准的1pps信号。 [0077] 步骤S12：根据目标1pps信号获取通信网络的第一空口信号。 [0078] 通信网络可以是移动通信网络或者是有线通信网络，在本发明实施例中，优选为移动通信网络。移动通信网络是通过移动通信基站来进行通信的，而移动通信基站在空口 上的数据帧格式是与1pps信号严格对齐的。移动通信网络可以是3g、4g、5g等已有的移动通 信网络。 [0079] 以NR（5G）网络在某种参数模式下的PBCH信号时间位置为例，NR网络基站发出的广播信号在时间上的位置与1pps信号之间的时间距离根据不同的参数是严格确定的，如图7 所示，图7为本发明5G基站多波束广播信号时间位置示意图。 [0080] 步骤S13：在GPS处于失锁状态下，通过第一空口信号对目标1pps信号进行同步校准，得到校准后的目标1pps信号进行GPS授时。 [0081] 需要说明的是，由于恶劣天气或者室内环境下，GPS可能无法锁定卫星信号，导致GPS处于失锁状态。在失锁状态下，输出的目标1pps信号是不准确的。 [0082] 本发明实施例中，获取GPS对应的目标1pps信号；根据所述目标1pps信号获取通信网络的第一空口信号；在所述GPS处于失锁状态下，通过所述第一空口信号对所述目标1pps 信号进行同步校准，得到校准后的目标1pps信号进行GPS授时。针对恶劣天气或者室内环境 下由于卫星信号微弱导致GPS模块失锁的情况，采用本发明的方法，利用移动通信网络的广 播信道信息（PBCH）进行空口同步，再根据同步后的信息来校准失锁后GPS输出的1pps，达到获取精准授时信息的目的。 [0083] 需要说明的是，由于通信网络的时间参考源头也是卫星导航系统，所以根据通信网络基站的广播信号，可以实现对GPS输出的1pps进行校验，如此一来，在恶劣天气、室内或者地下室等无卫星信号覆盖的区域，通过与通过网络进行空口同步，完成对GPS输出的1pps 进行校准，可以得到一个高精准度的时钟参考信号作为授时信号。 [0084] 进一步的，在步骤S12之后，所述方法还包括：计算所述目标1pps信号的偏移量；若所述目标1pps信号的偏移量大于预设值，则判断所述GPS处于失锁状态。 [0085] 需要说明的是，GPS处于锁定状态时，输出的1pps信号为标准的1pps信号，1秒输出一个脉冲，非常准确。如果是0.99秒输出一个脉冲，则说明1pps信号的偏移量为0.01，偏移 量的预设值可以设置为0。当目标1pps信号的偏移量大于0时，则判断GPS处于失锁状态。 [0086] 进一步的，在步骤S13之前，所述方法还包括：在所述GPS处于锁定状态下，根据锁定1pps信号截取对应时间长度的第二空口信号；计算所述锁定1pps信号的第一相关峰以及 所述第二空口信号的第二相关峰；确定所述第一相关峰与所述第二相关峰的第一相对位 置，并将所述第一相对位置作为第一相对时间偏移信息进行记录。 [0087] 进一步，可以计算t－1时刻下所述锁定1pps信号与所述第二空口信号的第一相对时间偏移信息，并记录锁定状态相对时间偏移信息；计算t时刻下所述锁定1pps信号与所述 第二空口信号的第二相对时间偏移信息，并用所述第二相对时间偏移信息对所述锁定状态 相对时间偏移信息进行更新。通过第二相对时间偏移信息对锁定状态相对时间偏移信息进 行更新，可以实时更新锁定状态下的相对时间偏移信息，使得锁定状态相对时间偏移信息 可以实时进行更新。 [0088] 进一步的，步骤S13可以包括在所述GPS处于失锁状态下，计算所述第二空口信号的第三相关峰；计算所述第二相关峰与所述第三相关峰的第三相对位置，并将所述第三相 对位置作为第三相对时间偏移信息进行记录；根据所述锁定状态相对时间偏移信息与第三 相对时间偏移信息，计算校准参数；通过所述校准参数对所述目标1pps信号进行同步校 准。 [0089] 进一步的，可以计算所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息的差值；将所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息的差值作为所述校准参 数。 [0090] 进一步的，所述第二相关峰的数量为n个，所述第三相关峰的数量为m个，m小于或等于n，所述差值为平均差值，可以通过以下公式对计算定状态相对时间偏移信息与第三相 对时间偏移信息的差值： [0091] [0092] 式中， 表示平均差值， 表示在#时刻的锁定状态下第i个第二相关峰对应的锁定状态相对时间偏移信息， 表示在&时刻的失锁状态下第j个 第三相关峰对应的第三相对时间偏移信息，其中，i=j，&＝#+x，x为大于或等于1的整数，x表示连续失锁状态下的第x个时刻。&表示发生失锁的时刻，#表示发生失锁时的前一个锁定状 态的时刻。举例来说，表示在#时刻下第2个第二相关峰对应的锁定状态相对时间偏移信息， 表示在#时刻下第2个第二相关峰对应的锁定状态相对时间偏移信息， 表 示&时刻下第2个第三相关峰对应的第三相对时间偏移信息。当x等于1时，说明在#时刻为锁 定状态，在#+1时刻为失锁状态，当x等于2时，说明在#时刻为锁定状态，在#+1时刻为失锁状态，在#+2时刻也为失锁状态，且此时的&时刻为#+2时刻，相当于连续失锁状态下的第2个时 刻。 [0093] 需要说明的是，开启空口同步模块，基带处理单元根据1pps脉冲信号开始截取一定时间长度的时域数据（通信网络信号）进行如图4的基带信号处理；经过基带信号处理，NR可以得到最多8个较大的相关峰值（LTE可以得到1个），基于5G移动网络举例，每个峰值与 1pps的相对位置是确定的，如图8所示，在图8中，相关峰的峰值越强则对应的1pps信号越 准。根据每个峰值与1pps的相对位置我们就可以确定该峰值对应的beam ID，同时根据计算 出的时间位置与理论值之间的偏差，可以得到终端与基站相对1pps的时延信息作为第一相 对时间偏移信息进行记录。将计算出的终端相关峰位置信息保存表1，可以在室内等GPS信 号薄弱甚至失锁的时候进行辅助计算。具体的，表1如下所示： [0094] 表1波束编号 Beam #0 Beam #1 Beam #2 Beam #3 Beam #4 Beam #5 Beam #6 Beam #7 基站广播时间位置 Position 0 Position 1 Position 2 Position 3 Position 4 Position 5 Position 6 Position 7终端相关峰值位置 Time 0 Time 1 Time 2 Time 3 Time 4 Time 5 Time 5 Time 6 [0095] 进一步的，在GPS处于失锁状态时，可以周期性的开启同步模块，基带处理单元根据1pps脉冲信号，此时1pps会有一定的漂移，但是可以通过周期大小来控制极限漂移位置， 如图9所示。开始截取一定时间长度的时域数据（通信网络信号）进行图4的基带信号处理； 根据中的基带信号处理后，可以得到至多8个较大的相关峰值，此时计算相关峰值与1pps之 间的时间位置（第三相对时间偏移信息）；根据检测到的相关峰的个数，确定检测到的beam ID，当检测到8个相关峰时，则beam ID依次为beam #0 beam #7，当检测到少于8个相关峰 ~ 时，beam ID就是从后往前对应，例如只有6个相关峰时，beam ID依次为beam #2 beam #7， ~ 同时计算相关峰与1pps之间的时间位置（第三相对时间偏移信息）；利用GPS锁定情况下的8 个相关峰位置信息与失锁情况下检测到的对应相关峰位置信息（因为失锁情况下可能检测 出少于8个峰值）得到一组差值；理想情况下，这组差值应该是0，但是由于失锁情况下1pps 已经有漂移了，所以我们会得到一组差值，对这组差值进行求平均：mean_diff = (diff_0 +…+diff_7)/8，再将mean_diff输入到校准模块，将时间偏差补偿到1pps输出的时间里面， 得到一个校准后的搞准确度的1pps。 [0096] 需要说明的是，基站广播时间位置指的是相对1pps的一个固定的时间偏移量；终端相关峰值位置指的是空口同步计算出的相对1pps的一个时间偏移量，在理想情况下，这 两个偏移量是相同的。GPS锁定状态下可以利用空口同步计算得到8个相关峰及8个相关峰 与1pps的时间偏移量（锁定状态相对时间偏移信息）；GPS失锁情况下同源利用空口同步计 算得到8个或者<8个相关峰，如果得到8个峰值，则对应为beam#0 #7，如果得到6个，则对应 ~ beam#2 #7，依次类推。 ~ [0097] 具体的，请参照图10，图10为本发明GPS授时系统信令流程的示意图。如图10所示，GPS授时模块还包括存储模块，GPS授时模块进行锁定状态检测；在时刻1，GPS锁定状态，发 起同步指示到空口同步模块，空口同步模块将计算得到的时间偏移量time#0至time#7保存 在存储模块中。在时刻2，GPS锁定状态，发起同步指示到空口同步模块，空口同步模块更新 time#0至time#7。在时刻3，GPS失锁状态，发起同步指示到空口同步模块，空口同步模块将 计算得到的时间偏移量time#00至time#07保存在存储模块中。从存储模块中取出time#0至 time#7和time#00至time#07对应做差，得到对应的8个差值求平均，将这个平均值作为校准 参数输入校准模块。时刻4，GPS失锁状态，发起同步指示到空口同步模块，空口同步模块将 计算得到的时间偏移量time#00至time#07保存在存储模块中。从存储模块中取出time#0至 time#7和time#00至time#07对应做差，得到对应的8个差值求平均，将这个平均值作为校准 参数输入校准模块。时刻k，GPS锁定状态，发起同步指示到空口同步模块，空口同步模块更 新time#0至time#7。 [0098] 进一步的，计算锁定情况下和失锁情况下空口同步计算得到的终端相关峰偏移时间的差值，具体如下述表2所示： [0099] 表2波束编号 beam #0 beam #1 beam #2 beam #3 beam #4 beam #5 beam #6 beam #7 GPS锁定情况 time 0 time 1 time 2 time 3 time 4 time 5 time 5 time 6 下终端相关 峰值位置 GPS失锁情况 time 00 time 01 time 02 time 03 time 04 time 05 time 05 time 06 下终端相关 峰值位置 差值计算 diff 0 = diff 1 = diff 2 = diff 3 = diff 4 = diff 5 = diff 6 = diff 7 = (time 0 ‑ (time 1 ‑ (time 2 ‑ (time 3 ‑ (time 4 ‑ (time 5 ‑ (time 6 ‑ (time 7 ‑ time 00) time 01) time 02) time 03) time 04) time 05) time 06) time 07) [0100] 本发明实施例中，可以针对恶劣天气或者室内环境下由于卫星信号微弱导致GPS模块失锁的情况，采用本发明的方法，利用移动通信网络的广播信道信息（PBCH）进行空口 同步，再根据同步后的信息来校准失锁后GPS输出的1pps，达到获取精准授时信息的目的。 具体的，由于通信网络的时间参考源头也是卫星导航系统，所以根据通信网络基站的广播 信号，可以实现对GPS输出的1pps进行校验，如此一来，在恶劣天气、室内或者地下室等无卫星信号覆盖的区域，通过与通过网络进行空口同步，完成对GPS输出的1pps进行校准，可以 得到一个高精准度的时钟参考信号作为授时信号。 [0101] 参照图11，图11为本发明GPS授时装置的结构框图，所述装置用于电子设备，基于与前述实施例相同的发明构思，所述装置包括： [0102] 第一获取模块10，用于获取GPS对应的目标1pps信号； [0103] 第二获取模块20，用于根据所述目标1pps信号获取通信网络的第一空口信号； [0104] 校准模块30，用于在所述GPS处于失锁状态下，通过所述第一空口信号对所述目标1pps信号进行同步校准，得到校准后的目标1pps信号进行GPS授时。 [0105] 可选的，所述装置还包括： [0106] 偏移计算模块，用于计算所述目标1pps信号的偏移量； [0107] 判断模块，用于若所述目标1pps信号的偏移量大于预设值，则判断所述GPS处于失锁状态。 [0108] 可选的，所述装置还包括以下步骤： [0109] 截取模块，用于在所述GPS处于锁定状态下，根据锁定1pps信号截取对应时间长度的第二空口信号； [0110] 相关峰计算模块，用于计算所述锁定1pps信号的第一相关峰以及所述第二空口信号的第二相关峰； [0111] 处理模块，用于确定所述第一相关峰与所述第二相关峰的第一相对位置，并将所述第一相对位置作为第一相对时间偏移信息进行记录。 [0112] 可选的，所述处理模块还用于计算t－1时刻下所述锁定1pps信号与所述第二空口信号的第一相对时间偏移信息，并记录锁定状态相对时间偏移信息；计算t时刻下所述锁定 1pps信号与所述第二空口信号的第一相对时间偏移信息，并用所述第二相对时间偏移信息 对所述锁定状态相对时间偏移信息进行更新。 [0113] 可选的，所述校准模块30还用于在所述GPS处于失锁状态下,计算所述第二空口信号的第三相关峰；计算所述第二相关峰与所述第三相关峰的第三相对位置，并将所述第三 相对位置作为第三相对时间偏移信息进行记录；根据所述锁定状态相对时间偏移信息与第 三相对时间偏移信息，计算校准参数；通过所述校准参数对所述目标1pps信号进行同步校 准。 [0114] 可选的，所述校准模块30还用于计算所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息的差值；将所述锁定状态相对时间偏移信息与第三相对时间偏移信息的差值 作为所述校准参数。 [0115] 可选的，所述第二相关峰的数量为n个，所述第三相关峰的数量为m个，m小于或等于n，所述差值为平均差值，所述校准模块30还用于通过以下公式对计算定状态相对时间偏 移信息与第三相对时间偏移信息的差值： [0116] [0117] 式中， 表示平均差值， 表示在#时刻的锁定状态下第i个第二相关峰对应的锁定状态相对时间偏移信息， 表示在&时刻的失锁状态下第j个第 三相关峰对应的第三相对时间偏移信息，其中，i=j，，&＝#+x，x为大于或等于1的整数，x表示连续失锁状态下的第x个时刻。 [0118] 需要说明的是，由于本实施例的装置所执行的步骤与前述方法实施例的步骤相同，其具体的实施方式以及可以达到的技术效果都可参照前述实施例，这里不再赘述。 |
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