專利名稱：一種北斗gps雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力時(shí)間同步裝置，特別是涉及一種北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置。
背景技術(shù)：
隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。由于電力系統(tǒng)的特殊性，裝置的動(dòng)作一致性要求非常之高，否則就可能引發(fā)巨大的安全隱患。因此，電力系統(tǒng)中對(duì)裝置同步的要求十分嚴(yán)格。同時(shí)隨著衛(wèi)星通訊技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)普遍采用衛(wèi)星授時(shí)的方法為電力系統(tǒng)提供時(shí)間源，以實(shí)現(xiàn)高精度的、準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測(cè)和控制。目前已有采用GPS或/和北斗衛(wèi)星提供時(shí)間源的電力時(shí)間同步裝置。但由于技術(shù)的局限性，目前的衛(wèi)星授時(shí)裝置或設(shè)備仍然存在這樣或那樣的不足之處，不能保證時(shí)時(shí)刻刻提供準(zhǔn)確可靠、性能穩(wěn)定的衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)。因此，對(duì)于電力系統(tǒng)衛(wèi)星授時(shí)技術(shù)的研究，仍在不斷的探索之中。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，為用戶提供基于北斗和GPS互備份雙接收機(jī)，滿足了電力系統(tǒng)授時(shí)用戶的需求。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案一種北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，包括北斗接收模塊、GPS接收模塊、授時(shí)處理模塊、時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊、顯示及按鍵模塊,所述北斗接收模塊和GPS接收模塊分別接收北斗一號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)和GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)并產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)間信息和狀態(tài)信息并傳輸?shù)绞跁r(shí)處理模塊的ARM處理器，ARM處理器同時(shí)接收北斗接收模塊和GPS接收模塊的時(shí)間和狀態(tài)信息，產(chǎn)生和維護(hù)本地的時(shí)間信息，并輸出脈沖模式(LVTTL電平)和串行數(shù)據(jù)信息格式(LVTTL電平)的時(shí)間信息和告警信息提供給時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊，通過時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊輸出授時(shí)信息；所述授時(shí)處理模塊同時(shí)連接顯示及按鍵模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。所述的北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊含有串行報(bào)文輸出單元、脈沖輸出單元和直流B碼輸出單元，串行報(bào)文輸出單元首先接收I路LVTTL電平的UART信號(hào)(單向，TXD)，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)、光隔后輸出至電平轉(zhuǎn)換芯片(SP3232和SP485)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換輸出；脈沖輸出單元將脈沖模式的1PPS、1PPM、IPPH信號(hào)驅(qū)動(dòng)后隔離輸出；直流B碼輸出單元將輸入的脈沖模式的LVTTL電平的直流B碼信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)、光電隔離后，分為兩路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為RS422電平的信號(hào)輸出。所述的北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，所述授時(shí)處理模塊含有高穩(wěn)鐘、DDS功能單元(通過FPGA實(shí)現(xiàn))、鐘控單元(以ARM處理器為核心)，高穩(wěn)鐘輸出一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)給FPGA內(nèi)的DDS功能單元作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，DDS功能單元根據(jù)頻率控制字調(diào)整基準(zhǔn)時(shí)鐘的相位和頻率，輸出調(diào)整后的時(shí)鐘，經(jīng)驅(qū)動(dòng)后成為授時(shí)輸出信號(hào)；DDS功能單元的頻率控制字由鐘控單元輸出，鐘控單元同時(shí)接收北斗衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)、GPS衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)、DDS調(diào)整后的時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)這三種信號(hào)通過濾波、PID處理、智能切換等鐘控算法處理后，得到一個(gè)合適的頻率控制字，輸出給DDS功能單元，使DDS功能單元輸出正確的時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)北斗、GPS兩種衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)的有效融合、平滑切換。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，為用戶提供基于北斗和GPS互備份雙接收機(jī)，滿足了電力系統(tǒng)授時(shí)用戶的需求。設(shè)備可以由北斗衛(wèi)星+GPS雙系統(tǒng)冗余備份提供長(zhǎng)期時(shí)標(biāo)信息，通過IRIG-B、1PPS、TOD、SNTP等方式提供授時(shí)服務(wù)，也可以在受到電磁干擾等無法進(jìn)行衛(wèi)星授時(shí)的意外情況下，由系統(tǒng)內(nèi)部守時(shí)模塊在一定時(shí)間段內(nèi)穩(wěn)定地 提供高精度時(shí)間信息。可為電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等提供高度穩(wěn)定、可靠、精確的時(shí)間信息。

圖I :本實(shí)用新型雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :授時(shí)處理模塊功能結(jié)構(gòu)圖；圖3 :時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊中串行報(bào)文輸出單兀不意圖；圖4 :時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊中脈沖輸出單元示意圖；圖5 :時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊中直流B碼輸出單元示意圖；圖6 :本實(shí)用新型雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置顯示及按鍵模塊工作流程；圖7 :本實(shí)用新型雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理流程。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一參見圖1，本實(shí)用新型北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，包括北斗接收模塊、GPS接收模塊、授時(shí)處理模塊、時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊、顯示及按鍵模塊，所述北斗接收模塊和GPS接收模塊分別接收北斗一號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)和GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)并產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)間信息和狀態(tài)信息并傳輸?shù)绞跁r(shí)處理模塊的ARM處理器，ARM處理器同時(shí)接收北斗接收模塊和GPS接收模塊的時(shí)間和狀態(tài)信息，產(chǎn)生和維護(hù)本地的時(shí)間信息，并輸出脈沖模式(LVTTL電平)和串行數(shù)據(jù)信息格式(LVTTL電平)的時(shí)間信息和告警信息提供給時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊，通過時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊輸出授時(shí)信息；所述授時(shí)處理模塊同時(shí)連接顯示及按鍵模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。實(shí)施例二 參見圖1，圖3 圖5，本實(shí)施例的北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，與實(shí)施例一不同的是，進(jìn)一步提出了一種時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊結(jié)構(gòu)所述時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊含有串行報(bào)文輸出單元、脈沖輸出單元和直流B碼輸出單元，串行報(bào)文輸出單元首先接收I路LVTTL電平的UART信號(hào)(單向，TXD)，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)、光隔后輸出至電平轉(zhuǎn)換芯片(SP3232和SP485)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換輸出；脈沖輸出單元將1PPS、1PPM、IPPH信號(hào)驅(qū)動(dòng)后隔離輸出；直流B碼輸出單元將輸入的LVTTL電平的直流B碼信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)、光電隔離后，分為兩路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為RS422電平的信號(hào)輸出。如圖2所示，本實(shí)用新型北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，授時(shí)處理模塊含有高穩(wěn)鐘、DDS功能單元(由FPGA實(shí)現(xiàn))、鐘控單元(由ARM處理器實(shí)現(xiàn))，高穩(wěn)鐘是一塊高精度、高穩(wěn)定度的時(shí)鐘器件，輸出一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)給FPGA內(nèi)的DDS功能單元作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，DDS功能單元根據(jù)頻率控制字調(diào)整基準(zhǔn)時(shí)鐘的相位和頻率，輸出調(diào)整后的時(shí)鐘，經(jīng)驅(qū)動(dòng)后成為授時(shí)輸出信號(hào)。DDS功能單元的頻率控制字由ARM處理器內(nèi)的鐘控單元輸出，鐘控單元同時(shí)接收北斗衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)、GPS衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)、DDS功能單元調(diào)整后的時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)這三種信號(hào)通過濾波、PID處理、智能切換等鐘控算法處理，得到一個(gè)合適的頻率控制字，輸出給DDS功能單元，使DDS功能單元輸出正確的時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)北斗、GPS兩種衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)的有效融合、平滑切換。本實(shí)用新型北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，含有用戶接口界面，用戶通過按鍵進(jìn)行用戶信息的輸入，設(shè)備的狀態(tài)信息及用戶響應(yīng)通過LCD顯示模塊進(jìn)行顯示出來。設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)顯示及設(shè)備相關(guān)信息的設(shè)置。在接收設(shè)置指令后組成設(shè)置幀并發(fā)送至BD/GPS數(shù)據(jù)處理模塊，并判斷是否設(shè)置成功并做出響應(yīng)反饋。上述描述見圖6。按鍵驅(qū)動(dòng)模塊通過讀取5個(gè)GPIO引腳值，識(shí)別一個(gè)2*3鍵盤的鍵值。鍵盤驅(qū)動(dòng)要有防抖動(dòng)功能。按鍵按下一次識(shí)別一次，長(zhǎng)時(shí)間按下為一次操作。雖然在硬件上有足夠的 冗余滿足大量數(shù)量的按鍵，但考慮人機(jī)界面的簡(jiǎn)潔和優(yōu)化，復(fù)雜的設(shè)置功能、調(diào)試功能等轉(zhuǎn)向通過使用網(wǎng)絡(luò)來處理，在設(shè)備前面板上，只使用了其中的6個(gè)按鍵，盡可能地簡(jiǎn)化用戶使用的人機(jī)界面。如果發(fā)現(xiàn)有鍵按下，則需要延時(shí)IOms后(防抖動(dòng))，對(duì)按鍵進(jìn)行識(shí)別。IXD顯示模塊基本功能字符IXD驅(qū)動(dòng)程序具有以下三種功能寫屏，向IXD寫入顯示字符；光標(biāo)控制，打開、關(guān)閉、移動(dòng)光標(biāo)；背光控制，打開/關(guān)閉背景燈光。寫屏與光標(biāo)控制通過使用外部擴(kuò)展總線操作字符液晶內(nèi)部的寄存器實(shí)現(xiàn)，通過配置外部擴(kuò)展總線產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)序邏輯來操作液晶內(nèi)部寄存器。背光控制通過操作GPIO實(shí)現(xiàn)，通過配置AT91RM9200上一個(gè)GPIO管腳的置高、置低來控制三級(jí)管的通斷，使IXD的背光LED打開、關(guān)閉。本實(shí)用新型北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，含有遠(yuǎn)程網(wǎng)管模塊，所述授時(shí)處理模塊連接遠(yuǎn)程網(wǎng)管模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理功能。網(wǎng)管平臺(tái)使用CGI技術(shù)通過WEB頁(yè)，管理，控制，并指示設(shè)備狀態(tài)。用戶通過WEB頁(yè)面進(jìn)行設(shè)備管理，設(shè)備管理實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)顯示及設(shè)備相關(guān)信息的設(shè)置。在接收設(shè)置指令后組成設(shè)置幀并發(fā)送至BD/GPS數(shù)據(jù)處理模塊，并判斷是否設(shè)置成功并做出響應(yīng)反饋。網(wǎng)管平臺(tái)管理設(shè)備處理流程如圖7所示。本實(shí)用新型北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，含有時(shí)間維護(hù)模塊。該模塊的主要功能是根據(jù)BD模塊輸出的BD授時(shí)信息、1PPS、TOD, GPS模塊輸出的GPS授時(shí)信息、T0DUPPS，維護(hù)一個(gè)精確的系統(tǒng)時(shí)間。根據(jù)BD模塊輸出的BD模塊狀態(tài)、1PPS、T0D等信息，確定BD精確的秒級(jí)時(shí)間；根據(jù)GPS模塊輸出的GPS模塊狀態(tài)、1PPS、TOD等信息，確定GPS精確的秒級(jí)時(shí)間；根據(jù)設(shè)備類型及用戶設(shè)置選擇BD，或GPS作為時(shí)間源，進(jìn)行授時(shí)。秒以下值通過FPGA對(duì)溫補(bǔ)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)得到。
權(quán)利要求1.一種北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，包括北斗接收模塊、GPS接收模塊、授時(shí)處理模塊、時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊、顯示及按鍵模塊，其特征是所述北斗接收模塊和GPS接收模塊分別接收北斗一號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)和GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)并產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)間信息和狀態(tài)信息并傳輸?shù)绞跁r(shí)處理模塊的ARM處理器，ARM處理器同時(shí)接收北斗接收模塊和GPS接收模塊的時(shí)間和狀態(tài)信息，產(chǎn)生和維護(hù)本地的時(shí)間信息，并輸出串行數(shù)據(jù)信息格式和脈沖模式的時(shí)間信息和告警信息提供給時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊，通過時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊輸出授時(shí)信息；所述授時(shí)處理模塊同時(shí)連接顯示及按鍵模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，其特征是所述時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊含有串行報(bào)文輸出單元、脈沖輸出單元和直流B碼輸出單元，串行報(bào)文輸出單元接收I路串行數(shù)據(jù)信息格式的時(shí)間信號(hào)，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)、光隔后輸出至電平轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換輸出；脈沖輸出單元將脈沖模式的1PPS、1PPM、IPPH信號(hào)驅(qū)動(dòng)后隔離輸出；直流B碼輸出單元將輸入的脈沖模式直流B碼信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)、光電隔離后，分為兩路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為RS422電平信號(hào)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，其特征是所述授時(shí)處理模塊包括高穩(wěn)鐘、通過FPGA實(shí)現(xiàn)的DDS功能單元以及以ARM處理器為核心的鐘控單元，高穩(wěn)鐘輸出一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)給DDS功能單元作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，基準(zhǔn)時(shí)鐘經(jīng)過倍頻后變成高頻時(shí)鐘，DDS功能單元根據(jù)頻率控制字在高頻時(shí)鐘上通過調(diào)整相位和頻率，輸出調(diào)整后的時(shí)鐘，經(jīng)驅(qū)動(dòng)后成為授時(shí)輸出信號(hào)；DDS功能單元的頻率控制字由鐘控單元輸出，鐘控單元同時(shí)接收北斗衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)、GPS衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)、DDS功能單元調(diào)整后的時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)這三種信號(hào)通過濾波、PID處理、智能切換的鐘控算法處理后得到一個(gè)合適的頻率控制字，輸出給DDS功能單元，使DDS功能單元輸出正確的時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)北斗、GPS兩種衛(wèi)星授時(shí)信號(hào)的有效融合、平滑切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，其特征是包括遠(yuǎn)程網(wǎng)管模塊，所述授時(shí)處理模塊連接遠(yuǎn)程網(wǎng)管模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理功能。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力時(shí)間同步裝置。一種北斗GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)電力時(shí)間同步裝置，包括北斗接收模塊、GPS接收模塊、授時(shí)處理模塊、時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊，所述北斗接收模塊和GPS接收模塊分別接收北斗一號(hào)導(dǎo)航衛(wèi)星數(shù)據(jù)和GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)并產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)間信息和狀態(tài)信息并傳輸?shù)绞跁r(shí)處理模塊，授時(shí)處理模塊的ARM處理器同時(shí)接收北斗接收模塊和GPS接收模塊的時(shí)間和狀態(tài)信息，產(chǎn)生和維護(hù)本地的時(shí)間信息，并輸出串行數(shù)據(jù)信息格式和脈沖模式的時(shí)間信息和告警信息提供給時(shí)標(biāo)/頻標(biāo)輸出模塊。本實(shí)用新型為用戶提供了基于北斗和GPS互備份雙接收機(jī)，滿足了電力系統(tǒng)授時(shí)用戶的需求，可為電力系統(tǒng)的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置等提供高度穩(wěn)定、可靠、精確的時(shí)間信息。
文檔編號(hào)H04L7/00GK202798718SQ20122047718
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者肖海軍, 李邦峰, 陳剛, 鄭楨, 何書毅, 周文瑜, 胡濤, 李瑞玲, 李劍鋒, 李賢超 申請(qǐng)人:海南電網(wǎng)公司信息通信分公司, 廣東翰新科技有限公司