[发明专利]一种纳秒级授时系统

说明书

本发明涉及授时技术领域，特别是涉及一种纳秒级授时系统，包括北斗接收模块、输入信号单元、传输信号单元和输出信号单元，北斗接收模块接收北斗卫星的时间信号并将其输入到输入信号单元中，输入信号单元对时间信号进行线性修定，然后输出精度满足20纳秒要求的秒脉冲基准时间信号到传输信号单元进行传输，传输信号单元对得到的时间信号进行修补并最后将时间信号输出到输出信号单元，输出信号单元对时间信号进行基于时间连续性的判别和修补异常信号，最后解析出精度满足20纳秒要求的时间信号并输出。本技术核心在于对授时过程及晶振性能的优化控制上，并基于此对输出信号波形和传输路径进行优化处理，以达到20纳秒授时精度。

技术领域

本发明涉及授时技术领域，特别是涉及一种纳秒级授时系统。

背景技术

电力系统中对于时间同步信号精度的要求各装置/系统各有不同。在输电线路故障在线测距(定位)技术领域中，传统的双端输电线路(架空)行波测距，对误差要求不高(一般要求在500米内)，卫星时钟信号在1微秒以内即可保障测距精度。而对高压电缆的在线故障定位，误差一般要求在2米以内，因此，双端对卫星时钟误差需控制在20纳秒以内。目前电力系统时间同步装置提供的时间精度一般不会高于100纳秒，且采用信号上升沿来进行时间同步。

发明内容

本发明为解决上述存在的技术缺陷，提出了一种基于北斗导航系统的电力系统纳秒级授时技术，授时精度可优于20纳秒，本技术核心在于对授时过程及晶振性能的优化控制上，并基于此对输出信号波形和传输路径进行优化处理，以达到20纳秒授时精度。

本发明的技术方案是；一种纳秒级授时系统，包括北斗接收模块、输入信号单元、传输信号单元和输出信号单元，所述北斗接收模块接收北斗卫星的时间信号并将其输入到所述输入信号单元中，所述输入信号单元对时间信号进行线性修定，然后输出精度满足20纳秒要求的秒脉冲基准时间信号到所述传输信号单元进行传输，所述传输信号单元对得到的时间信号进行修补并最后将时间信号输出到所述输出信号单元，所述输出信号单元对时间信号进行基于时间连续性的判别和修补异常信号，最后解析出精度满足20纳秒要求的时间信号并输出。

进一步，输入信号单元和输出信号单元的结构相同，均包括中央处理器、原子钟、恒温晶振，所述原子钟、恒温晶振均输出频率信号到所述中央处理器。

进一步，输入信号单元中的中央处理器对时间信号的处理过程为；

中央处理器接收北斗时间信号、原子钟信号、晶振信号，并对三种信号进行两两比对测量，计算出三者之间的相对误差，并以三者之间和其他两者误差最小的信号作为参考信号，以相对误差进行线性修定，公式如下；

T_out＝T_B+ΔT

公式中，T_out是输出的基准时间信号，T_B是参考信号，ΔT是两两中相对误差最小的值；

通过如上计算处理并修补，最终输出精度满足20纳秒要求的秒脉冲基准时间信号，并通过中央处理器生成IRIG-B码信号。

进一步，传输信号单元包括第一FPGA、第二FPGA、第一隔离器、第二隔离器、匹配器R1和匹配器R2；

IRIG-B码信号输入到第一FPGA，第一FPGA通过对IRIG-B码信号的连续性对比，验证检验IRIG-B码信号的正确性，并对传输过程中由于传输路径带来的延时进行修补，IRIG-B码信号从第一FPGA输出，经第一隔离器隔离输出后再经匹配器R1送出，到达传输末端，IRIG-B码信号再经匹配器R2到达第二隔离器隔离并进行电平处理，最后IRIG-B码信号输入第二FPGA进行最后处理，以修补传输路径带来延时并对信号准确性进行检查，最终输出到所述输出信号单元。

进一步，输出信号单元中的中央处理器对时间信号的处理过程为；