基于GPS的异地数据采集的改进同步方法及其实现

3.2 解码模块

解码模块的任务是提取GPS接收机发来的NEMA语句中的时间信息。FPGA的串口接收到GPS接收机发来的NEMA $POLYT语句，I/O控制模块检测语句开始和结束标志字符，并检查语句格式的正确性，将正确的语句存入输入缓存，再从缓存中提取出时间信息并锁存。$POLYT语句格式如下：$POLYT，hhmmss.ss，ddmmyy，UTC_TOW，week，GPS_TOW，Clk_B，Clk_D，PG，cs，每一项以逗号相隔，其中"hhmmss"项为格林威治时间的时、分、秒信息，FPGA控制板通过解读此报文信息便可得到与1 PPS信号对应的时间信息[3]。解码模块工作的程序流程图如图3所示。

3.3 数据处理模块

数据处理模块的作用有两部分：调整从缓存提取的时间信息和产生同步触发信号。

调整时间信息包括2个方面，(1)GPS接收机输出的时间是GMT时间，需要转换成当前地理位置所在时区的时间。(2)由于GPS接收机的时间信息总是在与之对应的秒脉冲上升沿到来后从串口发出，所以在t时刻的秒脉冲上升沿到来时，t时刻的时间信息还未被数据处理单元接收到。为了实现秒脉冲和时间信息的同步输出，需要将t-1时刻的时间信息加1 s作为t时刻的绝对时间。图4所示显示了调整前后的时间与秒脉冲的对应关系。

将调整后的时间信息与预设的时间信息进行比较，两者完全相同。在下一个PPS脉冲的上升沿对应时刻产生1个电平信号，此信号和GPS状态信息"相与"后输出信号即为数据采集卡的触发信号。仿真结果如图5所示。

本文提出了一种改进的基于GPS的异地数据采集的同步方法，并利用FPGA进行了具体设计和实现。实验结果表明，上述方法和设计克服了常用的"时间戳"方式占用额外存储空间和加重数据处理负担的缺点，满足分布式数据采集对同步精度的要求，并且有助于实现同步装置的小型化、高稳定性，便于维护与升级。

参考文献

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[6] 苗世洪，王少荣，刘沛.一种基于GPS的时间同步装置[J].电子计算机与外部设备，2000，24(1)：15-16.

作者：孙改匣1，赵曙光2，王洪亮1 来源：电子技术应用