[实用新型]一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及在线时间误差驯服系统，且特别是有关于一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服系统。

背景技术

为了电力行业自动化程度越来越高，保护、通讯、远动、监控、录音、直流等设备都需要时间高度统一，便于数据信息的统一、事件时间的统一、事故调查的统一。当前电力故障分析要求中，行波测距与行波保护对时钟精度的要求已经高达1us。基于卫星及恒温晶振在线误差的驯服算法就是一种专门针对电力行业的时间准确度的一种算法，利用卫星时间的长期稳定性及恒温晶振的短期稳定性修正本地时钟，从而保证输出时间准确度高达100ns秒脉冲（1pps）。

传统的方法，是通过对一个长期的测量数据进行统计，建立一个数据模型，使用多片单片机组合成联合控制系统，补偿同步系统的时延。但是这并没有补偿和修正从发射端到接收端传输过程中引入的误差。同时单片机的运行速度比较慢，在处理过程中会引入时延较大。

实用新型内容

为克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种具有波动小且长期稳定性好等优点的在线时间误差驯服系统。

为达上述目的，本实用新型提出一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服系统，包括恒温晶振、GPS接收器、时钟模块和实时时间计数电路，时钟模块包括校正脉冲发生电路、相位比较电路、分频系数控制电路、分频电路、重启动电路，GPS接收器输出外部时间基准信号至校正脉冲发生电路；校正脉冲发生电路根据外部时间基准信号输出校正脉冲至相位比较电路；相位比较电路比较上述校正脉冲和恒温晶振输出的系统内时间信号的相位；分频系数控制电路连接上述相位比较电路和分频电路，且分频系数控制电路根据相位比较结果调整分频电路的分频系数；分频电路根据分频系数对晶振时钟信号进行分频，从而得到系统内时间信号；重启动电路连接上述分频电路并根据系统内时间信号和校正脉冲的相位比较结果重启分频电路中的分频计数器，分频电路的输出连接实时时间计数电路。

进一步，本实用新型中，基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服系统还包括存储模块，连接上述分频系数控制电路，储存正常工作时的分频系数的值，当外部时间基准信号都丢失时，依次输出保存的分频系数值，进行守时。

本实用新型的有益效果是：利用卫星的长期稳定性及恒温晶振的短期稳定性修正本地时钟，从而保证了输出时间的准确度，准确度高度100ns。

附图说明

图1为本实用新型实施例的基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服系统的原理框图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

图1为本实用新型实施例的基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服系统的原理框图。

如图1所示，基于卫星及恒温晶振在线时间误差驯服系统包括时钟模块和与实时时间计数电路，时钟模块包括校正脉冲产生电路、相位比较电路、分频系数控制电路、分频电路、重启电路和储存模块。校正脉冲产生电路，产生一个校正脉冲ub，ub和卫星输入信号PPS_IN相位相同。相位比较电路通过比较校正算法产生的校正脉冲ub和系统内时间信号PPS_A的相位，来确定分频系数σ。分频系数控制电路是整个逻辑设计的核心模块，它的主要作用是：通过跟踪分频系数σ消除输入信号PPS_IN的标准差和均值，得到更高精度的秒脉冲。储存模块(SDRAM)保存正常工作时的分频系数σ的值，当外部时间基准信号都丢失时，依次输出保存的分频系数值，进行守时。重启电路是在晶振不稳定的时候等待，直到晶振稳定后，再启动电路，保证系统的稳定性和可靠性。

下面对上述电路逐一进行介绍

1）校正脉冲发生电路

卫星时间信号PPS_IN作为外部时间基准信号是校正脉冲发生电路的输入信号，当外部时间基准信号的上升沿到来时，校正脉冲发生电路产生一个校正脉冲ub。校正脉冲ub的脉冲宽度远小于输入秒脉冲PPS_IN的周期，它是一个窄脉冲信号。校正脉冲ub只出现在卫星时间信号PPS_IN的起始时刻，所以可以代表卫星时间信号PPS_IN的相位。

2）相位比较电路

为使输出时间不致因晶振累计误差出现较大的时间误差，必须不断检测恒温晶振输出的系统内时间信号PPS_A与卫星时间信号PPS_IN的相位关系，并根据检测情况校正系统内时间信号PPS_A的相位，使其误差不至于积累太大。