具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

本实施例提供的方法可以基于导航定位设备自动的对电子设备的时间进行校准同步。并可以设置时间同步周期和时间同步开关，保证电子设备守时精度的同时，支持用户手动设置时间。

导航定位设备的时间同步功能可输出2路信号。

一路为1PPS信号，用于秒校准；

一路为导航定位时间数据，用于秒以上的同步。

因此，本实施例提供的一种基于导航定位设备的时间同步方法可以基于MCU和FPGA。

FPGA具有日历功能，可以接收外部时间设置，完成守时；同时FPGA具有对秒信号进行校准的能力，校时误差由FPGA保证。

FPGA会向MCU提供秒中断、分中断、校时结束中断。

MCU负责接收和处理导航定位时间数据，按照时间同步处理流程将准确的时间数据设置给FPGA。

MCU负责管理整个系统的各种状态。

本发明中的系统具有三种时间状态，分别为等待校时状态、正在校时状态、守时状态；

本发明中的系统具有两种秒校准状态，分别为正在秒校准、秒校准结束；

另外，为了对正在校时状态进行校时状态区分，校时状态设置有正在校时、校时成功、校时失败、等待校时。

实施例一

本实施例一种基于导航定位设备的时间同步方法，本方法不一定需要基于上述FPGA和MCU组成的系统，其也可以基于其余的可以处理器。

本实施例中的时间同步方法包括以下步骤：

S1、接收导航定位时间数据帧；

S2、判断当前时间状态，时间状态包括等待校时状态、正在校时状态和守时状态，在进行校时时，校时状态包括正在校时、校时成功、校时失败和等待校时；

获得一个校时周期，每一次分中断，如果当前时间状态为守时状态，则守时计数值自加1，若守时计数值大于等于校时周期，则改变当前时间状态为等待校时状态；

S3、若时间状态为等待校时状态，提取导航定位时间数据帧的当前时间信息，进入步骤S4；

若时间状态为正在校时状态，则判断秒校准状态是否结束，秒校准状态包括正在秒校准和秒校准结束；

若秒校准状态为秒校准结束，则进入步骤S7；

若秒校准状态为正在秒校准，则此次时间同步结束；

若时间状态为守时状态，则此次时间同步结束；

S4、将当前时间信息设置给日历寄存器，使能秒校准，

S5、改变时间状态为正在校时状态，改变秒校准状态为正在秒校准，改变校时状态为正在校时；

S6、校时完成后，改变秒校准状态为秒校准结束；

S7、判断秒校准是否成功；

若秒校准失败，则改变时间状态为等待校时状态，改变校时状态为校时失败；

若秒校准成功，则进入步骤S8；

S8、判断时间同步是否成功；

S9、若同步成功，则改变时间状态为守时状态，改变校时状态为校时成功；

若同步未成功，则改变时间状态为等待校时状态，改变校时状态为校时失败；

S10、持续执行步骤S1～步骤S9，直至时间同步成功并处于守时状态。

在本实施例中，当接收到一个导航定位时间帧即执行一次S1～S9。

实施例二

本实施例结合图1和实施例一，对提供一次具体的同步步骤，且本实施例为实施例一种S7步骤中秒校准失败的具体实施例，其步骤如下：

接收导航定位时间数据帧；

判断时间状态是否为等待校时状态，若是。则继续；

判断导航定位时间数据帧定位状态是否有效，若有效，则继续；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时；

使能秒校准；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为正在秒校准；

秒校准结束；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为秒校准结束；

判断秒校准是否成功；

本实施例中秒校准失败，则变更状态：时间状态为等待校时状态，校时状态为校时失败，秒校准状态为秒校准结束。

此致，本次时间同步流程结束，此次时间同步失败，则继续接受下一个导航定位时间数据帧，进行校准。

实施例三

本实施例结合图1和上述实施例，对提供一次同步步骤，且本实施例为实施例一种S7步骤中秒校准成功的具体实施例，其步骤如下：

接收导航定位时间数据帧；

判断时间状态是否为等待校时状态，若是。则继续；

判断导航定位时间数据帧定位状态是否有效，若有效，则继续；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时；

使能秒校准；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为正在秒校准；

秒校准结束；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为秒校准结束；

秒校准成功；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为校时失败，秒校准状态为秒校准结束；

后续需要对日历寄存器的当前时间与导航定位时间数据帧的当前时间信息的一致性进行判断。

即步骤S8中的时间同步成功的判定方法为：

S81、对比判断日历寄存器的当前时间与导航定位时间数据帧的当前时间信息是否一致；

S82、若日历寄存器的当前时间与导航定位时间数据帧的当前时间信息一致，改变时间状态为守时状态，并改变守时计数值为0，改变校时状态为校时成功；

若日历寄存器的当前时间与导航定位时间数据帧的当前时间信息不一致，则保存对应的导航定位时间数据帧的帧序号n；

S83、对比n+1与后续收到的导航定位时间数据帧的两帧的帧序号，其中，后续的两帧为连续帧；

若连续三帧数据帧的帧序号递增，则判定导航定位时间有效，将该时间设置给日历寄存器，时间同步成功，改变时间状态为守时状态，并改变守时计数值为0，改变校时状态为校时成功；

若在1-255帧数范围内未收到连续三帧数据的帧序号递增，则改变时间状态为等待校时状态。

实施例四

本实施例结合图1和上述实施例，对提供一次具体的同步步骤，且本实施例为实施例一种S8步骤中时间对比一致的具体实施例，其步骤如下：

接收导航定位时间数据帧；

判断时间状态是否为等待校时状态，若是。则继续；

判断导航定位时间数据帧定位状态是否有效，若有效，则继续；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时；

使能秒校准；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为正在秒校准；

秒校准结束；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为秒校准结束；

秒校准成功；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为校时失败，秒校准状态为秒校准结束；

日历寄存器的当前时间与导航定位时间数据帧的当前时间信息一致；

变更状态：时间状态为守时状态，校时状态为校时成功，守时计数值置0；

接收分中断信号；

时间状态为守时状态，校时状态为校时成功，守时计数值自加1；

当守时计数值大于等于校时周期；

变更状态：时间状态为等待校时状态，校时状态为等待校时。

此完成了一个时间同步循环，因此最终将时间状态变更为等待校时状态，因此可以继续接收导航定位时间数据帧，并判断是否进行校时。

实施例五

本实施例结合图1和上述实施例，对提供一次具体的同步步骤，且本实施例为实施例一种S8步骤中时间对比不一致的具体实施例，其步骤如下：

接收导航定位时间数据帧；

判断时间状态是否为等待校时状态，若是。则继续；

判断导航定位时间数据帧定位状态是否有效，若有效，则继续；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时；

使能秒校准；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为正在秒校准；

秒校准结束；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为秒校准结束；

秒校准成功；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为校时失败，秒校准状态为秒校准结束；

日历寄存器的当前时间与导航定位时间数据帧的当前时间信息不一致；

保持状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为校时成功，秒校准状态为秒校准结束；

连续三帧数据的帧序号递增；

变更状态：时间状态为守时状态，校时状态为校时成功，守时计数值置0；

接收分中断信号；

时间状态为守时状态，校时状态为校时成功，守时计数值自加1；

当守时计数值大于等于校时周期；

变更状态：时间状态为等待校时状态，校时状态为等待校时。

此完成了一个时间同步循环，因此最终将时间状态变更为等待校时状态，因此可以继续接收导航定位时间数据帧，并判断是否进行校时。

实施例六

本实施例结合图1和上述实施例，对提供一次具体的同步步骤，且本实施例为实施例一种S8步骤中时间对比不一致的另一个具体实施例，其步骤如下：

接收导航定位时间数据帧；

判断时间状态是否为等待校时状态，若是。则继续；

判断导航定位时间数据帧定位状态是否有效，若有效，则继续；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时；

使能秒校准；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为正在秒校准；

秒校准结束；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为正在校时，秒校准状态为秒校准结束；

秒校准成功；

变更状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为校时失败，秒校准状态为秒校准结束；

日历寄存器的当前时间与导航定位时间数据帧的当前时间信息不一致；

保持状态：时间状态为正在校时状态，校时状态为校时成功，秒校准状态为秒校准结束；

在1-255帧范围内未收到连续三帧数据的帧序号递增；

变更状态：时间状态为等待校时状态，校时状态为校时失败。

此致，本次时间同步流程结束，此次时间同步失败，因此最终将时间状态变更为等待校时状态，因此可以继续接收导航定位时间数据帧，并判断是否进行校时。

实施例七

上述实施例中都具备了校时周期，因此可以通过设定自动校时的开关来选择是否自动校时，因此在步骤S1之前还可以有：

预设一个校时周期，并确认是否自动校时；

若需要自动校时，则在步骤S1中判断接收的导航定位时间数据帧的定位状态是否有效；

若不需要自动校时，则不处理导航定位时间数据帧。

导航定位时间数据帧的定位状态是否有效为本领域技术人员能够理解并判定的，本实施例中不做进一步说明。

实施例八

本实施例提供一种基于导航定位设备的时间同步设备，包括接收模块、第一判断模块、提取模块、第一校准模块、状态模块、第三判断模块、第四判断模块和自动校时模块。

接收模块用于接收导航定位时间数据帧；

第一判断模块用于判断当前时间状态，时间状态包括等待校时状态、正在校时状态和守时状态；第一判断模块还用于获得一个校时周期，若守时状态的持续时间大于等于校时周期，则改变当前时间状态为等待校时状态；

提取模块用于提取导航定位时间数据帧的当前时间信息，提取模块包括第二判断模块，第二判断模块用于在时间状态为正在校时状态，则判断秒校准状态是否结束，秒校准状态包括正在秒校准和秒校准结束；

第一校准模块用于将当前时间信息设置给日历寄存器，使能秒校准，状态模块用于改变时间状态和改变秒校准状态；

第三判断模块用于判断秒校准是否成功；

第四判断模块用于判断时间同步是否成功，第四判断模块包括：第一对比模块、第二对比模块、第五判断模块和校时周期设定模块；第一对比模块用于对比判断日历寄存器的当前时间与导航定位时间数据帧的当前时间信息是否一致；第二对比模块用于对比n+1与后续收到的导航定位时间数据帧的两帧的帧序号，其中，后续的两帧为连续帧；第五判断模块用于连续三帧数据帧的帧序号是否递增，判定导航定位时间有效性，并将对应时间设置给日历寄存器；校时周期设定模块用于设定校时周期，并在每一次分中断时，如果当前时间状态为守时状态，则守时计数值自加1，守时计数值为守时状态的持续时间。

自动校时模块用于确认是否自动校时。

上述模块可以为一个处理器中的多个程序模块，也有为本实施例中提到的MCU和FPGA组成的系统的功能模块。

本实施例提供由MCU和FPGA组成的系统，MCU的内部设置有接收模块、第一判断模块、提取模块、第二判断模块、状态模块、第四判断模块、第一对比模块、第二对比模块、第五判断模块、校时周期设定模块和自动校时模块；FPGA的内部设置有日历寄存器、第一校准模块和第三判断模块；

FPGA向与MCU之间通过数据总线连接，FPGA向MCU提供秒中断、分中断和校时结束中断。

实施例九

基于上述实施例的方法和结构，下面提供一个完整的时间同步过程。

S0：设置校时周期，并打开自动校时开关；

S1：MCU从外部接口收到导航定位时间数据帧，判断自动校时是否打开；

S2：如果自动校时打开，则判断导航定位时间数据帧的定位状态是否有效；如果自动校时关闭，则不处理导航定位时间数据帧；

S3：如果导航定位时间数据帧的定位状态有效，判断当前时间状态是否为【等待校时状态】。

如果当前时间状态是【等待校时状态】，则进入S4的处理；

如果当前时间状态是【正在校时状态】，则进入S6的处理；

其他情况下不作处理；

S4：如果当前时间状态是【等待校时状态】，则提取导航定位时间数据帧的当前时间信息，并将UTC时间转换为北京时间。

将当前北京时间设置给FPGA的日历寄存器，并使能FPGA开始秒校准。使能FPGA开始秒校准前会禁止秒中断，然后改变秒校准状态为【正在秒校准】，改变当前时间状态为【正在校时状态】，改变当前校时状态为【正在校时】，等待FPGA校时完成，FPGA会利用1PPS信号完成秒校准；

S5：收到秒校准结束中断后，停止FPGA的秒校准。

停止FPGA的秒校准后先使能秒中断，然后改变秒校准状态为【秒校准结束】。读取FPGA的校准结果信息，对校准结果信息进行处理。

如果秒校准失败，则改变当前时间状态为【等待校时状态】，改变当前校时状态为【校时失败】；

如果秒校准成功，则进入S6的处理。

S6：如果当前时间状态是【正在校时状态】，则判断秒校准状态是否结束。

如果秒校准结束，则进入S7的处理；

否则不作处理。

S7：如果秒校准状态结束，说明秒校准已成功，则提取导航定位时间数据帧的当前时间信息，并将UTC时间转换为北京时间，并从FPGA的日历寄存器中读取当前时间。

对比当前时间和收到的北京时间是否一致。

S8：如果时间一致，则时间同步成功，改变当前时间状态为【守时状态】，改变当前校时状态为【校时成功】，改变守时计数值为0。

如果时间不一致，则进入S9的处理；

S9：因为时间不一致，需判断时间有效性。

将当前收到的导航定位时间数据帧的帧序号保存。将帧序号加1和下一秒收到的导航定位时间数据帧的帧序号进行对比。

连续比对两次，即连续三帧数据的帧序号递增，则认为导航定位时间有效。

S10：如果连续三帧数据的帧序号递增，则提取最新收到的导航定位时间数据帧的当前时间信息，并将UTC时间转换为北京时间，将当前北京时间设置给FPGA的日历寄存器。

判定时间同步成功，改变当前时间状态为【守时状态】，改变当前校时状态为【校时成功】，改变守时计数值为0。

S11：如果在1-255帧范围内未收到连续三帧数据的帧序号递增，则时间有效性不能判定，改变当前时间状态为【等待校时状态】，改变当前校时状态为【校时失败】；

S12：每一次分中断，如果当前时间状态为【守时状态】，则守时计数值自加1。

如果守时计数值大于等于校时周期，则改变当前时间状态为【等待校时状态】，改变当前校时状态为【等待校时】。

实施例十

一种基于导航定位设备的时间同步终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述一种基于导航定位设备的时间同步方法的步骤。

存储器可用于存储软件程序以及模块,处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块,从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的执行程序等。

存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

实施例十一

一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于导航定位设备的时间同步方法的步骤。

不失一般性，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令数据结构,程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储其技术,CD-ROM、DVD或其他光学存储﹑磁带盒﹑磁带﹑磁盘存储或其他磁性存储设备。当然,本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器和大容量存储设备可以统称为存储器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。