Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №2.

выбора задающего генератора по соотношению потребляемая мощность / стабильность. При измерениях с питанием от аккумулятора не всегда требуется высокая точность привязки временных меток к мировому времени, но нужно обеспечить малое потребление, поэтому в этом случае целесообразно выбрать обычный кварцевый генератор, а не рубидиевый стандарт частоты, что затруднительно исполнить при использовании промышленных образцов. Во-вторых, желательно предусмотреть возможность изменения частоты задающего генератора, и, следовательно, коэффициента деления счетчика, например, для использования генератора временных меток для синхронизации АЦП. Такая модификация устройств [3-5] и им подобных просто невозможна. В третьих, при работе в автономном режиме зависимость отклонения временных меток от UTC в основном линейная из-за неточности настройки частоты задающего генератора. Для определения этой зависимости для последующего ее исключения нужно предусмотреть режим, в котором после проведения измерений может быть проведена повторная синхронизация и записана величина накопленной ошибки. Такой режим в перечисленных выше устройствах отсутствует. В четвертых, их стоимость высока, что не всегда приемлемо при проведении полевых измерений. Необходимость в автономных синхронизаторах возникла при проведении геофизических измерений в ПГИ, в результате которых были выработаны изложенные выше основные требования, предъявляемые к таким приборам. Так как ни одно из имеющихся на рынке устройств не соответствовало этим требованиям, в особенности к обеспечению возможности компромисса между точностью и энергопотреблением и определения величины линейного тренда ошибки, было принято решение о разработке собственного устройства - эмулятора GPS/ГЛОНАСС приемника. Структурная и принципиальная схемы Основная задача эмулятора ГЛОНАСС/GPS приемника - генерация PPS импульсов, синхронизированных с UTC, и строки GPRMC, соответствующей стандарту NMEA0183 [6]. Эмулятор должен обладать несколькими режимами работы, начальной синхронизации с спутниковым приемником, автономный режим и режим конечной синхронизации с спутниковым приемником, для определения времени ухода эмулятора по окончанию регистрации для последующего учета линейного тренда частоты задающего генератора и коррекции временных меток. Структурная схема разработанного устройства приведена на рис. 1. Задающий генератор I 1 Синхронизатор Блок счетчиков PPS ■■ ► GPRMC ‘ PPS GPRMC г Приемник GPS Микроконтроллер Рис. 1. Структурная схема эмулятора GPS приемника На схеме обозначены основные блоки эмулятора. В качестве задающего генератора в устройстве может использоваться любой генератор сигналов, имеющий выходную частоту 10 МГц и совместимый по уровню сигнала с ТТЛ микросхемами. Для получения PPS импульсов используется блок счетчиков, выполняющий функцию делителя частоты с 10 МГц до 1 Гц. Синхронизация фронтов PPS импульсов эмулятора с фронтами PPS импульсов спутникового навигационного приемника происходит следующим образом - по восходящему фронту PPS импульса от ГЛОНАСС/GPS приемника синхронизатор вырабатывает управляющий импульс сброса для блока счетчиков. Каждый раз по приходу импульса сброса блок счетчиков сбрасывается в ноль и начинает делить поступающую на него частоту. Отсюда следует, что в режиме синхронизации при подключенном приемнике спутниковой навигационной системы синхронизация фронта PPS импульса от блока счетчиков с фронтом импульса PPS спутникового приемника происходит каждую секунду. После отключения ГЛОНАСС/GPS приемника импульсы сброса не вырабатываются, и блок счетчиков делит поступающую на него частоту, эмулируя импульс PPS при переполнении последнего в линейке счетчика U7 (рис. 2). 77