海洋可控源甲板监控系统gps对钟的设计与实现

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1、第14卷第2期2014年1月科学技术与工程Vo1．14No．2Jan．20141671—1815(2014)02—0176—03ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．海洋可控源甲板监控系统GPS对钟的设计与实现王华龙于生宝(吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春130026)摘要为了实现发射装置、接收装置及海洋可控源甲板监控系统的同步，需要利用高精度的GPS对钟系统实现在海洋环境中同步对钟。首先对海洋可控源甲板监控系统作简要介绍；分析在海洋环境中如何应用GPS对钟系统实现监控

2、船与深海探测装置的时域和频域的同步；重点研究了在海底探测装置中设置的GPS对钟系统的单片机实时时钟(RTC)与GPS卫星的PPS秒脉冲的同步，从而达到了海洋可控源甲板监控系统与海底探测装置同步采集数据的目的。关键词GPS对钟甲板监控系统探测技术同步采集中图法分类号TP311．11；文献标志码A在探测海洋矿藏的理论研究当中海洋可控源到重要作用，现就GPS对钟技术的理论和实践作简电磁法(CSEM)是在近些年逐渐兴起的一种新技要阐述。术，国外已经有少数研究机构进行了小范围的探测2对钟原理实例，并取得了初步阶段的成果，我国在这一领域当中尚处在理

3、论研究与实践探索阶段，海洋可控源电海底探测装置由接收机和发射机组成，由于探磁法的关键技术是通过海洋中的探测装置中由发射测装置的工作环境在海下无法接收到GPS信号接装置发出的低频电磁信号经过海底岩层的反射与折收器读取到的卫星时间信息，所以采用的方案是在射，再由海底分布的多台接收装置进行采集，由海上每台接收机和发射机上安装一个高精度时钟芷=片，的监控系统对所采集到的数据进行分析，根据海底该时钟芯片的时间误差要求达到10～S，将探测装导电率与海底地层及其结构特点有关的特性，可以置投放到海洋中之前，在监控船甲板上对每台装置大大提高对海底矿藏储藏

4、分布的预测率。的时钟芯片进行同步调整，使探测装置进入海洋后1甲板监控系统能够在同频同相的条件下进行精确的数据采集。海洋探测对精度要求较高，所以在探测装置收回到甲在海洋可控源电磁法探测技术中甲板监控系统板以后，应再次进行对时钟芯片进行对钟，检验一下是整个探测过程中至关重要的一环，因为它负责实时钟芯片经过较长时间的海底探测是否存在时问上现海洋电磁系统中各装置的同步与系统参数的设的误差，如果存在误差则采用插值法对误差进行校置，它可以调整海底接收与发射装置的姿态和数据对，保证海洋电磁法探测的高精度要求。的分析与存储。海洋可控源电磁探测系统由GP

5、S卫星信号接收器、通信模块、甲板监控系统、电磁信3GPS对钟系统硬件设计号发射机、海底电磁信号接收机组成(系统框图见3．1时钟电路图1)，由系统框图可看出，因为海洋可控源电磁探当海底探测装置需要投放到海底时，其GPS接测系统的各部分装置分布在一定范围的海域内，如收机不能接收到卫星发来的信息，所以不能采用将何使各部分装置实现时域和频域的同步是整个探测1PPS倍频为同步脉冲的方案。而海底地电探测仪系统能够实现精确采集数据的前提条件。基于上述器采用PC104嵌入式计算机作主控单元，其内部含分析，实现GPS的高精度对钟对海洋电磁法探测起有RTC

6、实时钟。对于大部分微型计算机而言，虽能达到秒级的计时精度，但未能达到微秒级的精2013年8月12日收到，8月30日修改国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA09A20103)资助度。其主要原因在于振荡器件的性能受环境温第一作者简介：王华龙(1988一)，男，硕士研究生，研究方向：海洋电度变化的影响。当海底探测装置需要投放到海底磁法勘探。E—mail：wanghualong_1988@126．tom。时，其GPS接收机不能接收到卫星发来的信息，所2期王华龙，等：海洋可控源甲板监控系统GPS对钟的设计与实现177以不能采用1PP

7、S倍频为同步脉冲的方案。根据所如图3所示，只有在真正的PPS信号的方波出现之设计的时钟电路如图1所示，改进方法是，用温补型前的一段极端时间“门”才开启，在真正的PPS信号晶振给RTC提供高稳度的计时脉冲，从而确保RTC的方波消失之前将“门”才关闭。这样就能实现消的精度。表明，晶振模块经分频后输出32768Hz除干扰信号的影响。的脉冲，供给RTC，如图1所示。脓HPRlT0内4e计部时算钝-图1时钟电路3．2时钟电路的校正图1能产生非常精准的时钟信号，但是由于环境等因素的影响，长时间工作后会产生一定的误差，需要对其进行校准。为了得到其工作

8、过程中的误图3消除干扰信号的原理图差，设计了如下电路。按上面的原理，只需在图2所示的电路中，锁存GPS卫星所发出的信号中，包含有PPS，即每秒器之前加一个与门电路即可实现。当PC104计算一个与格林威治绝对