CN102385334B - 冗余型时统的分布式切换系统及其切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冗余型时统的分布式切换系统，包括位于信号输入端的至少两个时码与频标产生器、位于信号输出端的至少两个输出模块，每一个时码与频标产生器均集成有一个对时码信号和频标信号进行选择的切换模块，或/和每一个输出模块均集成有一个对输出信号进行选择的切换模块，所述切换模块包括微处理器，以及分别与该微处理器连接的状态检测电路和二选一开关，且所述状态检测电路的输出端还与二选一开关的输入端连接。本发明还公开了上述冗余型时统的分布式切换系统的切换方法，通过对切换方式的改变，有效地解决了现有技术中存在的切换模块出现故障将导致整个系统无法运行的问题，进而提高了系统的可靠性。

Description

冗余型时统的分布式切换系统及其切换方法
技术领域
本发明涉及一种冗余型时统的信号切换技术，具体地说，是涉及冗余型时统的分布式切换系统及其切换方法。
背景技术
冗余型时统，是提高时统可靠性的常用方法。在冗余型时统中，往往由多个定时输入、时码产生和频标源来组成热备份工作方式，而其主用信号的选择通常采用集中切换的方法，即：在信号输入端，通过一个公用的切换模块选择GPS、北斗、外同步信号中的一路定时信号输送到频标源和时码产生，而在信号输出端，则通过一个公用的切换模块来选择相应的信号输出。在冗余型时统中，时码信号包括1pps、IRIG-B(DC)、IRIG-B(AC)，其中，IRIG-B(DC)简称B(DC)，而IRIG-B(AC)简称B(AC)。
上述B(DC)、B(AC)码是IRIG串行时间码的一种，每秒一帧，由于其传输比较容易，因此，应用最为广泛。
但是，在现有的冗余型时统中，集中切换电路往往成为了设备信号的瓶颈，一旦切换电路出现故障，就会造成整个冗余型时统无法正常工作，因此，这种系统虽然在硬件上比较简单，但是其应用时的可靠性却难以保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冗余型时统的分布式切换系统，解决现有技术中集中切换方式给冗余型时统带来的瓶颈问题，在实现正常的信号切换的同时，提高系统运行的可靠性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
冗余型时统的分布式切换系统，包括位于信号输入端的至少两个时码与频标产生器、位于信号输出端的至少两个输出模块，每一个时码与频标产生器均集成有一个对时码信号和频标信号进行选择的切换模块，或/和每一个输出模块均集成有一个对输出信号进行选择的切换模块。
进一步地，所述切换模块包括微处理器，以及分别与该微处理器连接的状态检测电路和二选一开关，且所述状态检测电路的输出端还与二选一开关的输入端连接。
在上述系统的基础上，本发明还提供了一种冗余型时统的分布式切换系统的切换方法，包括以下步骤：
(1)时码与频标产生器实时地产生两路时码信号和频标信号，并输送至与时码与频标产生器集成的切换模块中，与此同时，外部的时钟同步信号也输送入与时码与频标产生器集成的切换模块中；
(2)由与时码与频标产生器集成的切换模块对两路时码信号和频标信号进行选择，然后由时钟同步信号对选择的信号进行时钟同步；
(3)时钟同步后的信号通过系统总线传输至输出模块，由与输出模块集成的切换模块选择对应的信号输出。
具体地说，所述切换模块的选择过程如下：
首先，由状态检测电路实时地检测时钟同步信号的有无，并将检测结果送入微处理器和二选一开关；其次，微处理器根据检测结果向二选一开关发出控制信号；然后，二选一开关根据检测结果和微处理器发出的控制信号对两路时码信号和频标信号进行选择；最后，时钟同步信号对二选一开关选择的信号进行时钟同步并输出。
所述二选一开关根据检测结果和微处理器发出的控制信号对两路时码信号和频标信号进行选择包括：
当两路输入信号均为正常信号时，二选一开关依据时码与频标产生器的状态，选择一路信号输出；当某一路输入信号出现故障时，二选一开关直接选择正常的信号输出。
所述时钟同步信号为北斗卫星信号、GPS信号或其他外同步信号。
本发明的设计原理在于，通过对硬件模块的设计，将现有技术的集中式切换方式设计成分布式切换方式，从而避免集中式切换方式带来的设备信号瓶颈问题。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明原理简单，实现方便，效果显著；
2.本发明通过对切换模块的巧妙设计，不仅实现了冗余时统的分布式切换，避免了现有技术中切换模块出现故障造成整个系统都无法运行的问题，还简化了硬件结构，降低了实现难度，大大提高了系统运行的可靠性；
3.本发明为传统的冗余时统技术研究提供了一条新思路，为冗余时统的发展开辟了一条新道路。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图。
图2为本发明中切换电路的电路框图。
图3为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1和图2所示，本发明所述的冗余型时统的硬件结构很简单，主要包括两个时码与频标产生器和六个输出模块，为了实现本发明所述的分布式切换方法，在所有的时码与频标产生器和输出模块上分别集成有切换模块。
根据最终输出信号的不同，六个输出模块分别为两个B(DC)输出模块、两个频标输出模块、一个B(AC)输出模块和一个NTP模块，其中，B(DC)指未经调幅的IRIG-B格式时间码，而B(AC)则是指经过调幅后的IRIG-B格式时间码。
在本发明中，所述切换模块包括微处理器，以及分别与该微处理器连接的状态检测电路和二选一开关，且所述状态检测电路的输出端还与二选一开关的输入端连接。其中，状态检测电路采用常规的检测电路即可，且此类电路属于十分成熟的技术，在此不再赘述。
如图3所示，本发明的切换过程如下：
首先，在信号输入端，由每一个时码与频标产生器实时地产生两路完全相同的时码信号和频标信号，该两路信号同时传输至与该时码与频标产生器集成的切换模块之中，通过微处理器达到二选一开关；与此同时，外部的时钟同步信号如北斗卫星信号、GPS信号或其他外同步信号进入切换模块，状态检测电路对该时钟同步信号的有无进行检测，并将检测结果分别送入微处理器和二选一开关，微处理器根据检测结果向二选一开关发出控制信号，而二选一开关则根据检测结果和控制信号从两路时钟信号和频标信号中分别选择一个信号输出，即选择一个时钟信号B(DC)1和一个频标信号10MHz1输出至系统总线。
另外，选择后的时钟信号B(DC)1经过调幅后将得到一个B(AC)1信号，它将与一个脉冲定时信号1pps1一起输出至系统总线上。如此，一个时码与频标产生器将对应输出四个信号：10MHz1、B(DC)1、B(AC)1和1pps1。而本发明中使用了两个时码与频标产生器，并分别设置了切换模块，因此，输入到系统总线上的信号为八个信号：10MHz1、B(DC)1、B(AC)1、1pps1、10MHz2、B(DC)2、B(AC)2和1pps2。
上述信号到达系统总线之后，信号输出端的各个输出模块对应的切换模块将再次进行选择，具体情况如下：
(1)与频标输出模块集成的切换模块将在两个频标信号10MHz1和10MHz2中选择一个，并由频标输出模块输出，其选择方式与信号输入端的切换模块的选择方式相同；两个频标输出模块的工作方式相同，在此不在赘述。
(2)与B(DC)输出模块集成的切换模块将在两个时码信号B(DC)1和B(DC)2中选择一个，并由时码输出模块输出，其选择方式与信号输入端的切换方式相同；两个B(DC)输出模块的工作方式相同，在此不在赘述。
(3)与B(AC)输出模块集成的切换模块将在两个时码信号B(AC)1和B(AC)2中选择一个，并由时码输出模块输出，其选择方式与信号输入端的切换方式相同。
(4)与NTP模块集成的切换模块将在两个脉冲定时信号1pps1和1pps2中选择一个，并由NTP模块输出，其选择方式与信号输入端的切换方式相同。
在上述分布式切换方法中，每一个切换模块对应于一个功能模块，如果切换模块出现故障，将只会影响到与之集成的功能模块的工作状态，而不会对其他模块造成影响，如此便有效地避免了一个切换模块出现故障而导致整个系统无法运行的问题，进而大大提高了系统的可靠性。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims (5)

1.冗余型时统的分布式切换系统，包括位于信号输入端的至少两个时码与频标产生器、位于信号输出端的至少两个输出模块，其特征在于，每一个时码与频标产生器均集成有一个对时码信号和频标信号进行选择的切换模块，或/和每一个输出模块均集成有一个对输出信号进行选择的切换模块，所述切换模块包括微处理器，以及分别与该微处理器连接的状态检测电路和二选一开关，且所述状态检测电路的输出端还与二选一开关的输入端连接。
2.冗余型时统的分布式切换系统的切换方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)时码与频标产生器实时地产生两路时码信号和频标信号，并输送至与时码与频标产生器集成的切换模块中，与此同时，外部的时钟同步信号也输送入与时码与频标产生器集成的切换模块中；
(2)由与时码与频标产生器集成的切换模块对两路时码信号和频标信号进行选择，然后由时钟同步信号对选择的信号进行时钟同步；
(3)时钟同步后的信号通过系统总线传输至输出模块，由与输出模块集成的切换模块选择对应的信号输出。
3.根据权利要求2所述的冗余型时统的分布式切换系统的切换方法，其特征在于，所述切换模块的选择过程如下：
首先，由状态检测电路实时地检测时钟同步信号的有无，并将检测结果送入微处理器和二选一开关；
其次，微处理器根据检测结果向二选一开关发出控制信号；
然后，二选一开关根据检测结果和微处理器发出的控制信号对两路时码信号和频标信号进行选择；
最后，时钟同步信号对二选一开关选择的信号进行时钟同步并输出。
4.根据权利要求3所述的冗余型时统的分布式切换系统的切换方法，其特征在于，所述二选一开关根据检测结果和微处理器发出的控制信号对两路时码信号和频标信号进行选择包括：
当两路输入信号均为正常信号时，二选一开关依据时码与频标产生器的状态，选择一路信号输出；
当某一路输入信号出现故障时，二选一开关直接选择正常的信号输出。
5.根据权利要求4所述的冗余型时统的分布式切换系统的切换方法，其特征在于，所述时钟同步信号为北斗卫星信号、GPS信号或其他外同步信号。
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