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時鐘推后補償裝置及時鐘推后補償同步方法

文檔序號:6255736閱讀:336來源:國知局
專利名稱:時鐘推后補償裝置及時鐘推后補償同步方法
技術領域
本發(fā)明涉及子母鐘系統(tǒng)中的時鐘同步領域,尤其涉及一種可實現時鐘推后補償的 裝置及時鐘推后補償同步方法。
背景技術
單項比較法是目前子母鐘系統(tǒng)中進行時鐘同步的重要方法,時鐘同步過程如下 第一步,在Ttl時刻,標準時鐘通過通信系統(tǒng)向被校準時鐘發(fā)送時鐘同步信號。第二步,
經傳輸延遲d后,被校準時鐘接收上述時鐘同步信號,并記錄接收時間戳,其中,被校準時 鐘接收時鐘同步信號的實際時間為T1,但記錄接收的時間為T2,故本步驟中會產生一個時 間戳誤差t。第三步,被校準時鐘進行解碼、濾波、校驗等信號處理,則在本步驟中會產生一 個信號處理時間^。第四步,調整被校準時鐘的同步時間1~3=1>(1;其中,傳輸延遲d已知, 但時間戳誤差t、信號處理時間t ‘都很難測量和估算,故由本時鐘同步方法獲得的同步時 間精度差,參見圖5。這樣被校準時鐘與標準時鐘之間的誤差較大,不適用于核電、高鐵、車 站、機場等對時鐘精確性要求較高的場所。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種同步時間精度高時鐘推后補償裝置及利 用該裝置進行時鐘推后補償同步的方法。作為本發(fā)明的一方面,時鐘推后補償裝置技術方案如下包括第一觸發(fā)電路、推后 補償電路、第二觸發(fā)電路、晶體振蕩器、時間輸出電路;所述晶體振蕩器分別與所述時間輸 出電路、所述推后補償電路相連,所述推后補償電路還分別與所述第一觸發(fā)電路、所述第二 觸發(fā)電路相連,所述第二觸發(fā)電路還與所述時間輸出電路相連;其中,
所述晶體振蕩器,用于向所述時間輸出電路和所述推后補償電路提供穩(wěn)定時鐘頻率; 所述第一觸發(fā)電路,用于接收標準時鐘發(fā)送來的同步信號,并減小所述同步信號的脈 寬,觸發(fā)所述推后補償電路;
所述推后補償電路,用于計數所述同步信號的推后補償時間Td ; 所述第二觸發(fā)電路,用于接收所述推后補償電路輸出的信號,并減小該信號的脈寬,觸 發(fā)所述時間輸出電路;
所述時間輸出電路,用于輸出補償后的同步信號。進一步地,所述時鐘推后補償裝置還包括濾波電路,所述濾波電路與所述第一觸 發(fā)電路相連,
所述濾波電路,用于接收所述標準時鐘發(fā)送來的同步信號,濾除干擾信號后發(fā)送至所 述第一觸發(fā)電路。作為本發(fā)明的另一方面,還提供一種時鐘推后補償同步方法,被校準時鐘按照以 下步驟實現時鐘同步
步驟1 預設推后補償時間Td ;步驟2 判斷是否接收到同步信號若接收到,則啟動所述被校準時鐘內部的推后補償 電路,然后執(zhí)行步驟3 ;否則繼續(xù)監(jiān)測接收; 步驟3 所述被校準時鐘進行信號處理;
步驟4 判斷是否到達所述Td 若已到達,則執(zhí)行步驟5 ;否則繼續(xù)監(jiān)測判斷; 步驟5:根據所述Td調整被校準時鐘的同步時間,完成時鐘同步。進一步地,所述Td不小于所述步驟3進行信號處理的時間。進一步地,所述被校準時鐘進行信號處理的同時,還判斷觸發(fā)所述推后補償電路 的信號是否為干擾信號
若是干擾信號,則待所述Td到達后返回所述步驟2繼續(xù)等待接收所述同步信號; 若不是干擾信號,則待所述Td到達后依據所述Td調整所述被校準時鐘的同步時間。進一步地,通過脈寬比對法進行干擾信號判斷若觸發(fā)所述推后補償電路的信號 的脈寬值大于預設脈寬值則為干擾信號;否則為所述同步信號。本發(fā)明的有益效果是提供一種時鐘推后補償裝置以及利用該裝置進行時鐘推后 補償同步的方法,本發(fā)明技術方案的時鐘同步精度高,適用于核電、高鐵、車站、機場等對時 鐘精確性要求較高的場所。


圖1為本發(fā)明時鐘推后補償裝置的結構示意圖2為本發(fā)明時鐘推后補償裝置的另一種結構示意圖; 圖3為本發(fā)明時鐘推后補償同步方法的流程示意圖; 圖4為本發(fā)明時鐘推后補償同步方法的另一種流程示意圖; 圖5為本發(fā)明的時鐘同步方法處理過程的時序示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述,所舉實例只用于解釋本發(fā)明,并 非用于限定本發(fā)明的范圍。作為本發(fā)明的一方面,如圖1所示,時鐘推后補償裝置包括第一觸發(fā)電路100、推 后補償電路200、第二觸發(fā)電路300、晶體振蕩器400、時間輸出電路500。晶體振蕩器400 分別與時間輸出電路500、推后補償電路200相連,推后補償電路200還分別與第一觸發(fā)電 路100、第二觸發(fā)電路300相連,第二觸發(fā)電路300還與時間輸出電路500相連。其中,晶 體振蕩器400,用于向時間輸出電路500和推后補償電路200提供穩(wěn)定時鐘頻率;第一觸發(fā) 電路100,用于接收標準時鐘發(fā)送來的同步信號,并減小同步信號的脈寬,觸發(fā)推后補償電 路200 ;推后補償電路200,用于計數同步信號的推后補償時間Td ;第二觸發(fā)電路300,用于 接收推后補償電路200輸出的信號,并減小該信號的脈寬,觸發(fā)時間輸出電路500 ;時間輸 出電路500,用于輸出補償后的同步信號。如圖2所示,時鐘推后補償裝置還包括濾波電路600,濾波電路600與第一觸發(fā)電 路100相連。其中,濾波電路600,用于接收標準時鐘發(fā)送來的同步信號,濾除干擾信號后發(fā) 送至第一觸發(fā)電路100。作為本發(fā)明的另一方面,還提供一種時鐘推后補償同步方法,安裝上述時鐘推后補償裝置的被校準時鐘按照以下步驟實現時鐘同步,如圖3所示 步驟1 預設推后補償時間Td ;
步驟2 判斷是否接收到同步信號若接收到,則啟動被校準時鐘內部的推后補償電 路,然后執(zhí)行步驟3 ;否則繼續(xù)監(jiān)測接收; 步驟3 被校準時鐘進行信號處理;
步驟4 判斷是否到達Td 若已到達,則執(zhí)行步驟5 ;否則繼續(xù)監(jiān)測判斷; 步驟5:根據Td調整被校準時鐘的同步時間,完成時鐘同步。因為在實際應用中,時間戳誤差t、信號處理時間f都很難測量和估算,本發(fā)明 通過設定一可知的推后補償時間Td來消除同步過程中的時鐘誤差,T3=TQ+d+Td,參見圖5。進一步地,為保證時鐘同步的精確性,Td應不小于步驟3進行信號處理的時間。在本發(fā)明技術方案中,可通過以下方法設定推后補償時間Td
1.輸入到時鐘推后補償裝置的同步信號為一般信號時,則首先估算本被校準時鐘進行 信號解碼、濾波、驗證等信號處理的時間T入推后補償時間Td只要滿足Td> T'即可,為了 提高可靠性,可將Td與T' 二者之差設置的稍大些。2.輸入到時鐘推后補償裝置的同步信號為PPS信號時,則只測量PPS信號進行濾 波處理的時間T即可,Td為整秒與濾波處理時間T之差,即Td=l-T。此外,為了消除被校準時鐘內部的元器件、電源或者傳輸線上產生的尖脈沖干擾, 在被校準時鐘進行步驟3信號處理的同時,還可進一步判斷觸發(fā)推后補償電路的信號是否 為上述干擾信號若是干擾信號,則待Td到達后返回步驟2繼續(xù)等待接收同步信號;若不是 干擾信號,則待Td到達后依據Td調整被校準時鐘的同步時間。因同步信號在傳輸過程中延遲時間的不確定性而導致推后補償電路的啟動時間 不確定,故被校準時鐘只要接收到觸發(fā)信號即啟動推后補償電路開始倒計時,為了提高同 步準確性,同時還要驗證該觸發(fā)信號是否為同步信號。若是同步信號,則待推后補償電路計 時完成后,調整T3=Tfc^Td ;若是干擾信號,則待推后補償電路計時完成后,丟棄信號處理結 果,重新等待接收同步信號。上述驗證觸發(fā)信號步驟中可通過脈寬比對法進行干擾信號判斷若觸發(fā)推后補償 電路的信號的脈寬值大于預設脈寬值則為干擾信號;否則為同步信號。下面以PPS信號為例,對本發(fā)明技術方案進行詳細描述。全球導航定位系統(tǒng)(GPS)每顆衛(wèi)星裝有4臺高精度原子鐘,其不但是一個精確定 位系統(tǒng),同時還能傳遞高精密時間信息。GPS信號解算裝置通過GPS天線接受不同導航衛(wèi)星 信號,對這些信號進行解算,得出年月日等時間信息和PPS信號,并發(fā)送給用戶,即被校準 時鐘。其中,PPS信號是個脈沖信號,它的邊沿對齊整秒時刻,是保證時鐘同步精度的重要 信號。本發(fā)明技術方案進行時鐘同步的步驟如下
第一步,時鐘推后補償裝置接收PPS信號,因該信號在經過遠距離傳輸后可能存在干 擾脈沖噪聲,為了避免該噪聲對時鐘同步精度的影響,先由濾波電路600濾除雜波,消除干 擾,此處進行濾波處理的時間為T。第二步,由于PPS信號的上升沿可觸發(fā)推后補償電路200,下降沿可停止觸發(fā),在 脈寬過大時高電平信號會不斷地觸發(fā)推后補償電路200,故需通過第一處觸發(fā)電路將PPS 信號轉化為窄的尖脈沖輸出,以精確觸發(fā)推后補償電路200來計數PPS信號的推后補償時
5間Td。第三步,時間輸出電路500被第二觸發(fā)電路300輸出的窄脈沖觸發(fā)后,輸出補償后 的PPS信號,觸發(fā)推后補償電路依據Td (Td=I-T)進行延遲倒計時。第四步,被校準時鐘進行解碼、濾波、校驗等信號處理步驟;與此同時,被校準時鐘 還對觸發(fā)推后補償電路的信號進一步驗證,以防止干擾信號冒充PPS信號。具體可通過以 下方法進行設置一計數器,由信號上升沿啟動其開始計數,下降沿停止計數,則計數器內 保存的即為該信號的脈寬,若該脈寬值不大于預設脈寬值,則認為其為PPS信號。第五步,在Td計數完成后,調整待校準時鐘的同步時間ST3=TJd+!^從而提高利 用本發(fā)明技術方案進行時鐘同步的時鐘的同步精度。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和 原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種時鐘推后補償裝置,其特征在于,包括第一觸發(fā)電路、推后補償電路、第二觸發(fā)電路、晶體振蕩器、時間輸出電路;所述晶體振蕩器分別與所述時間輸出電路、所述推后補償電路相連,所述推后補償電路還分別與所述第一觸發(fā)電路、所述第二觸發(fā)電路相連,所述第二觸發(fā)電路還與所述時間輸出電路相連;所述晶體振蕩器,用于向所述時間輸出電路和所述推后補償電路提供穩(wěn)定時鐘頻率;所述第一觸發(fā)電路,用于接收標準時鐘發(fā)送來的同步信號,并減小所述同步信號的脈寬,觸發(fā)所述推后補償電路;所述推后補償電路,用于計數所述同步信號的推后補償時間Td;所述第二觸發(fā)電路,用于接收所述推后補償電路輸出的信號,并減小該信號的脈寬,觸發(fā)所述時間輸出電路;所述時間輸出電路,用于輸出補償后的同步信號。
2.根據權利要求1所述的時鐘推后補償裝置,其特征在于,還包括濾波電路,所述濾 波電路與所述第一觸發(fā)電路相連,所述濾波電路,用于接收所述標準時鐘發(fā)送來的同步信號,濾除干擾信號后發(fā)送至所 述第一觸發(fā)電路。
3.—種時鐘推后補償同步方法,其特征在于,安裝有權利要求1所述的時鐘推后補償裝置的被校準時鐘按照以下步驟實現時鐘同止少步驟1 預設所述推后補償時間Td ;步驟2 判斷是否接收到同步信號若接收到,則啟動所述被校準時鐘內部的推后補償 電路,然后執(zhí)行步驟3 ;否則繼續(xù)監(jiān)測接收; 步驟3 所述被校準時鐘進行信號處理;步驟4 判斷是否到達所述Td 若已到達,則執(zhí)行步驟5 ;否則繼續(xù)監(jiān)測判斷; 步驟5:根據所述Td調整被校準時鐘的同步時間,完成時鐘同步。
4.根據權利要求3所述的時鐘推后補償同步方法,其特征在于,所述Td不小于所述 步驟3進行信號處理的時間。
5.根據權利要求3或4所述的時鐘推后補償同步方法,其特征在于,所述被校準時 鐘進行信號處理的同時,還判斷觸發(fā)所述推后補償電路的信號是否為干擾信號若是干擾信號,則待所述Td到達后返回所述步驟2繼續(xù)等待接收所述同步信號; 若不是干擾信號,則待所述Td到達后依據所述Td調整所述被校準時鐘的同步時間。
6.根據權利要求5所述的時鐘推后補償同步方法,其特征在于,通過脈寬比對法進 行干擾信號判斷若觸發(fā)所述推后補償電路的信號的脈寬值大于預設脈寬值則為干擾信 號;否則為所述同步信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種時鐘推后補償裝置,包括第一觸發(fā)電路、推后補償電路、第二觸發(fā)電路、晶體振蕩器、時間輸出電路。晶體振蕩器分別與時間輸出電路、推后補償電路相連,推后補償電路還分別與第一觸發(fā)電路、第二觸發(fā)電路相連,第二觸發(fā)電路還與時間輸出電路相連;晶體振蕩器,用于向時間輸出電路和推后補償電路提供穩(wěn)定時鐘頻率。除此之外,本發(fā)明還提供一種利用上述時鐘推后補償裝置實現時鐘同步的時鐘推后補償同步方法。如此技術方案,就可提高時鐘的同步精度,適用于核電、高鐵、車站、機場等對時鐘精確性要求較高的場所。
文檔編號G04G7/02GK101986218SQ201010530210
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者史亞萍, 景峰, 涂桂旺, 王波 申請人:煙臺持久鐘表集團有限公司
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