全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及導(dǎo)航技術(shù)，特別涉及一種集成北斗、GPS雙系統(tǒng)的全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于陸地、航海、航天和航空等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的時(shí)間同步系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由于存在守時(shí)精度差、工作不穩(wěn)定、
[0003]性能不可靠，不能滿足各個(gè)領(lǐng)域使用功能的需求，同時(shí)還存在輸出接口通用性不強(qiáng)的問題；如何解決這個(gè)問題就成為了本領(lǐng)域的技術(shù)人員所要研宄和解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)現(xiàn)有時(shí)間同步系統(tǒng)存在守時(shí)精度差以及輸出接口通用性不強(qiáng)等問題，特別提供一種全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
[0005]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，所采取的技術(shù)方案是:一種全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)，其特征在于:包括北斗/GPS接收機(jī)、主控單元、PPS單元、NTP單元、PTP單元、IRIGB單元、電源單元、前面板單元和天線單元；主控單元、PPS單元、NTP單元、PTP單元、IRIGB單元和電源單元均連接到前面板單元；所述的主控單元包括ARM芯片、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；PPS單元包括第一擴(kuò)展模塊和電平轉(zhuǎn)換電路；NTP單元包括ARM芯片、光電轉(zhuǎn)換模塊、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；PTP單元包括ARM芯片、光電轉(zhuǎn)換模塊、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；IRIGB單元包括FPGA芯片、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、程控放大電路、時(shí)鐘電路、第一擴(kuò)展模塊、直流差分放大器、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；電源單元包括電平轉(zhuǎn)換電路和隔離模塊；其中北斗/GPS接收機(jī)分別連接ARM芯片和FPGA芯片，ARM芯片連接光電轉(zhuǎn)換模塊，時(shí)鐘電路連接FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片分別連接DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、程控放大電路、第一擴(kuò)展模塊和直流差分放大器，DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接程控放大電路，程控放大電路連接第二擴(kuò)展模塊，第二擴(kuò)展模塊連接隔離模塊，第一擴(kuò)展模塊連接電平轉(zhuǎn)換電路。
[0006]本實(shí)用新型的特點(diǎn)是:全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)是高精度、全功能授時(shí)設(shè)備，以IPPS (空節(jié)點(diǎn)、TTL、485、光口)、網(wǎng)口(NTP、PTP 協(xié)議)、IRIGB (AC 碼)、RS232 等方式輸出雙頻點(diǎn)北斗、GPS的時(shí)間、位置等信息。全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)提供手動(dòng)觸摸按鍵或網(wǎng)絡(luò)切換方式切換北斗、GPS信號(hào)的輸出模式，前面板的指示燈可以及時(shí)顯示此時(shí)的有效工作模式、供電、運(yùn)行、同步衛(wèi)星、秒脈沖、告警、外部源輸入等狀態(tài)；也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及輸出定位信息。全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)后面板均為航空接插件輸出口，主要分為八路空節(jié)點(diǎn)IPPS輸出、八路TTL電平IPPS輸出、八路485電平IPPS輸出、八路光口 IPPS輸出、四路電口 NTP輸出、四路光口 NTP輸出、一路電口 PTP輸出、一路光口 PTP輸出、兩路RS232輸出、八路IRIGB (AC碼)輸出。TTL與485電平IPPS授時(shí)精度為lus，空節(jié)點(diǎn)IPPS授時(shí)精度為3us ;網(wǎng)絡(luò)NTP與PTP授時(shí)精度為局域網(wǎng)10ms、廣域網(wǎng)500ms，并且提供不少于8個(gè)不同的IP地址可同時(shí)接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，包括日期時(shí)間、位置、高度、輸入源、收星數(shù)、故障信息、定位狀態(tài)等信息，提供Windows XPE全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)的自動(dòng)時(shí)間同步功能；IRIGB (AC碼)授時(shí)精度為20us ；RS232可輸出用戶要求的協(xié)議數(shù)據(jù)。
[0007]全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)采用3ul9英寸標(biāo)準(zhǔn)尺寸機(jī)箱，為密閉機(jī)箱，在研制、生產(chǎn)過(guò)程中均進(jìn)行了環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)、高低溫試驗(yàn)、交變濕熱試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、常溫復(fù)核、電磁兼容試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、霉菌試驗(yàn)，試驗(yàn)前后各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果均符合精度要求，并且該精度指標(biāo)在國(guó)內(nèi)外均具有領(lǐng)先水平。全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)替代了原有的GPS單系統(tǒng)授時(shí)、定位方式，避免了戰(zhàn)時(shí)GPS被干擾而無(wú)法使用的弊端。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)連接框圖；
[0009]圖2為圖1中核心電路原理框圖；
[0010]圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)外部授時(shí)輸入信息流程圖；
[0011]圖4為本實(shí)用新型系統(tǒng)工作程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1和圖2所示，本系統(tǒng)包括北斗/GPS接收機(jī)、主控單元、PPS (秒脈沖)單元、NTP (網(wǎng)絡(luò))單元、PTP (網(wǎng)絡(luò))單元、IRIGB (交流B碼)單元、電源單元和前面板單元，主控單元、PPS單元、NTP單元、PTP單元、IRIGB單元和電源單元均連接到前面板單元；主控單元包括ARM芯片、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；PPS單元包括第一擴(kuò)展模塊和電平轉(zhuǎn)換電路；NTP單元包括ARM芯片、光電轉(zhuǎn)換模塊、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；PTP單元包括ARM芯片、光電轉(zhuǎn)換模塊、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；IRIGB單元包括FPGA芯片、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、程控放大電路、時(shí)鐘電路、第一擴(kuò)展模塊、直流差分放大器、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；電源單元包括電平轉(zhuǎn)換電路和隔離模塊；其中北斗/GPS接收機(jī)分別連接ARM芯片和FPGA芯片，ARM芯片連接光電轉(zhuǎn)換模塊，時(shí)鐘電路連接FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片分別連接DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、程控放大電路、第一擴(kuò)展模塊和直流差分放大器，DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接程控放大電路，程控放大電路連接第二擴(kuò)展模塊，第二擴(kuò)展模塊連接隔離模塊，第一擴(kuò)展模塊連接電平轉(zhuǎn)換電路。
[0013]本系統(tǒng)工作原理:全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)從功能上可分為北斗/GPS接收機(jī)、主控單元、PPS單元、NTP單元、PTP單元、IRIGB(AC)單元、電源單元、前面板單元、天線單元。衛(wèi)星接收天線選用雙系統(tǒng)天線，接收信號(hào)通過(guò)低噪放處理后經(jīng)過(guò)合路器送給功分器，功分器分別將射頻信號(hào)送給雙模接收機(jī)，板卡中配有分路器，將信號(hào)分離為獨(dú)立的BD2、GPS信號(hào)經(jīng)過(guò)低噪放、射頻濾波器、放大和混頻器后，得到低中頻信號(hào)，并放大濾波后輸出給數(shù)據(jù)處理模塊；接收機(jī)中的數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，整理出精確的導(dǎo)航定位信息，經(jīng)過(guò)導(dǎo)航解算后輸出時(shí)間、位置及速度等信息；主控單元提取時(shí)間、位置等信息進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換以及前期處理，為其他數(shù)據(jù)處理單元提供所需的數(shù)據(jù)信息并輸出RS232信息；PPS單元接收北斗/GPS接收機(jī)輸出的1PPS，進(jìn)行跟蹤、守時(shí)等處理，以TTL、485、光口的方式輸出IPPS ；NTP單元和PTP單元主要是將時(shí)間、定位等信息轉(zhuǎn)換成這兩種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議輸出；IRIGB (AC)單元將時(shí)間、定位信息轉(zhuǎn)換成交流交流B碼的方式輸出。
[0014]如圖2、圖3和圖4所示，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的工作流程是:
[0015]1、天線單元接收衛(wèi)星信號(hào)并送給接收機(jī)單元進(jìn)行處理，在接收機(jī)單元中信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻與基帶信號(hào)處理向外輸出NMEA與IPPS信號(hào)。
[0016]2、主控單元對(duì)接收到的NMEA、IPPS進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，輸出ARM芯片與FPGA芯片需要的輸出格式；直接輸出整機(jī)的RS232數(shù)據(jù)；接收B碼單元接收的外部授時(shí)數(shù)據(jù)；當(dāng)接收機(jī)單元失去外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，則會(huì)啟動(dòng)守時(shí)保持狀態(tài)，這時(shí)通過(guò)內(nèi)部的始終以及算法仍能保持一定的時(shí)間準(zhǔn)確度，并輸出時(shí)間同步信號(hào)和時(shí)間信息，當(dāng)外部時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)恢復(fù)后，主控單元自動(dòng)結(jié)束守時(shí)保持狀態(tài)，在0.5s內(nèi)切換到外部授時(shí)源。
[0017]3、IRIGB (AC)單元一方面通過(guò)FPGA芯片接收主控單元發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換、程控放大、隔離等處理輸出交流B碼；另一方面接收外界交流B碼授時(shí)輸入，進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)電路、信號(hào)調(diào)整電路、AD轉(zhuǎn)換電路，最終經(jīng)過(guò)FPGA輸出RS232信號(hào)，送回至主控單元。
[0018]4,NTP,PTP單元主要由兩個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信模塊組成，與主控單元進(jìn)行通信，接收主控單元的定位授時(shí)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成NTP、PTP協(xié)議，并通過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)NTP、PTP的光、電授時(shí)。
[0019]5、PPS單元FPGA芯片對(duì)接收機(jī)輸出的IPPS數(shù)據(jù)進(jìn)行守時(shí)等運(yùn)算處理，再進(jìn)行各種電平的轉(zhuǎn)換，最終輸出空節(jié)點(diǎn)、TTL、422、光輸出；
[0020]6、前面板接收主控的串口數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)箱前面板的指示燈、開關(guān)、顯示屏等進(jìn)行控制，同時(shí)負(fù)責(zé)各個(gè)單元之間的通信；
[0021]7、電源單元負(fù)責(zé)給上述其它單元供電。
[0022]根據(jù)上述說(shuō)明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全功能型時(shí)間同步系統(tǒng)，其特征在于:包括北斗/GPS接收機(jī)、主控單元、PPS單元、NTP單元、PTP單元、IRIGB單元、電源單元、前面板單元和天線單元；主控單元、PPS單元、NTP單元、PTP單元、IRIGB單元和電源單元均連接到前面板單元；所述的主控單元包括ARM芯片、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；PPS單元包括第一擴(kuò)展模塊和電平轉(zhuǎn)換電路；NTP單元包括ARM芯片、光電轉(zhuǎn)換模塊、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；PTP單元包括ARM芯片、光電轉(zhuǎn)換模塊、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；IRIGB單元包括FPGA芯片、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、程控放大電路、時(shí)鐘電路、第一擴(kuò)展模塊、直流差分放大器、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；電源單元包括電平轉(zhuǎn)換電路和隔離模塊；其中北斗/GPS接收機(jī)分別連接ARM芯片和FPGA芯片，ARM芯片連接光電轉(zhuǎn)換模塊，時(shí)鐘電路連接FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片分別連接DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、程控放大電路、第一擴(kuò)展模塊和直流差分放大器，DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接程控放大電路，程控放大電路連接第二擴(kuò)展模塊，第二擴(kuò)展模塊連接隔離模塊，第一擴(kuò)展模塊連接電平轉(zhuǎn)換電路。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種全功能型時(shí)間同步系統(tǒng),系統(tǒng)包括北斗/GPS接收機(jī)、接到前面板的主控、PPS、NTP、PTP、IRIGB、電源和天線單元；主控包括ARM、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；PPS包括第一擴(kuò)展模塊和電平轉(zhuǎn)換電路；NTP包括ARM、光電轉(zhuǎn)換模塊、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；PTP單元包括ARM、光電轉(zhuǎn)換模塊、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；IRIGB包括FPGA、DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、程控放大電路、時(shí)鐘電路、第一擴(kuò)展模塊、直流差分放大器、第二擴(kuò)展模塊和隔離模塊；電源包括電平轉(zhuǎn)換電路和隔離模塊；本系統(tǒng)是高精度、全功能授時(shí)設(shè)備，替代了原有的GPS單系統(tǒng)授時(shí)、定位方式，避免了戰(zhàn)時(shí)GPS被干擾而無(wú)法使用的弊端。
【IPC分類】G04R20-02
【公開號(hào)】CN204557075
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520171359
【發(fā)明人】楊娜, 王云帆
【申請(qǐng)人】天津七六四通信導(dǎo)航技術(shù)有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月25日