CN103760763A

CN103760763A - 一种gps对时系统、方法及配电自动化终端

Info

Publication number: CN103760763A
Application number: CN201310733958.7A
Authority: CN
Inventors: 张卓阳
Original assignee: Aerospace Science and Industry Shenzhen Group Co Ltd
Current assignee: Aerospace Science and Industry Shenzhen Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明提供了一种GPS对时系统包括GPS接收单元、主控单元、计时单元及运算处理单元，通过系统对处理RMC报文时间进行补偿，提高GPS对时的精准度。另外，本发明提供的一种GPS对时方法，能够补偿系统处理GPS报文的时间延迟，进一步的提高对时时间的精准度，另外采用纳秒级对时，也能满足配电自动化终端高精度时间要求。本发明还提供了一种具有GPS对时系统的配电自动化终端，GPS接收单元、主控单元安装在配电自动化终端的主板上，提高配电自动化终端GPS对时的精准度。

Description

一种GPS对时系统、方法及配电自动化终端

技术领域

本发明涉及一种GPS对时系统、方法及配电自动化终端。

背景技术

配电自动化终端产品DTU（Distribution Terminal Unit）主要针对城市电网，应用于环网柜、配电房、开闭所等场所，实现多条回路的电量采集和控制，故障检测、定位、隔离及非故障区域恢复供电，达到减少停电，提高供电可靠性的目的。

配电自动化终端产品(DTU)对时系统，通过终端内置的GPS接收模块对终端时间进行一次精确校准，校准之后依赖终端自身芯片进行时间的叠加，从而实现终端时间的设置。

上述对时系统实现简单，但其在对时过程中引入全球定位系统GPS（Global Position System）对时处理本身的误差，这种误差无法保证终端时钟具备纳秒级（ns）的精确度,对于普通DTU而言，毫秒级精度时钟虽能满足其性能要求，但是随着DTU产品转向故障功能的市场定位，对于故障记录，故障分析等对时间精度的需求越来越高，显然目前的对时方式不能满足以上需求。

发明内容

本发明要解决上述现有技术之一的不足，提供一种对时精准的GPS对时系统，本发明的另一个目的还提供了一种GPS对时方法及一种具有该对时系统的配电自动化终端。

一种GPS对时系统，包括：

GPS接收单元,用于产生RMC报文和秒脉冲并发送至主控单元；

主控单元，用于接收RMC报文和秒脉冲并解析RMC报文得出发送时刻的GPS时间T2输送至运算处理单元；

计时单元，用于在主控单元接收到秒脉冲时当前时间T1以及在处理完RMC报文时截止时间T3，将当前时间T1，GPS时间T2发送至运算处理单元；

运算处理单元，用于将截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4，将GPS时间T2与RMC报文的处理时间T4相加计算出精确时间T5，

运算处理单元将精确时间T5发送至主控单元，主控单元利用精确时间T5完成对时。

作为一种优选的方案，所述GPS接收单元包括用于输出RMC报文的内置串口和用于输出秒脉冲的输出引脚，所述内置串口与输出引脚分别与主控单元电连接。

作为一种优选的方案，所述当前时间T1、 GPS时间T2、截止时间T3及精确时间T5均为纳秒级。

一种GPS对时系统的GPS对时方法，所述GPS对时系统包括GPS接收单元、主控单元、计时单元以及运算处理单元，包括以下步骤：

GPS接收单元向主控单元同时发送RMC报文和秒脉冲；

主控单元接收秒脉冲并记录接收时刻的当前时间T1；

主控单元处理接收到的RMC报文并提取预存的记录RMC报文发送时刻的GPS时间T2；

主控单元记录处理RMC报文完成的截止时间T3；

运算处理单元将截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4；

运算处理单元将GPS时间T2与RMC报文的处理时间T4相加计算出精确时间T5；

进一步地，具体还包括以下步骤：

主控单元利用中断函数判断秒脉冲是否有效，若秒脉冲有效，则记录当前系统时间T1。

进一步地，所述秒脉冲有效，秒脉冲标志位为1。

进一步地，还包括以下步骤：主控单元接收到秒脉冲调用中断函数判断秒脉冲标志位是否为1，若秒脉冲标志位为1，则记录当前时间T1并控制秒脉冲标志位为0。

进一步地，具体还包括以下步骤：

中断函数判断秒脉冲标志位为0时，则记录主控单元处理完RMC报文的截止时间T3。

进一步地，具体还包括以下步骤：

中断函数判断秒脉冲标志位为0时，运算处理单元将截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4。

进一步地，运算处理单元将精确时间T5发送至主控单元，主控单元利用精确时间T5完成对时，秒脉冲标志位为1。

一种配电自动化终端，所述配电自动化终端包括GPS对时系统,所述GPS对时系统为上述的GPS对时系统。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中。

图1是本发明一种实施例的结构示意图。

图2是本发明一种实施例的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1，本发明提供的一种GPS对时系统，包括：

GPS接收单元100,用于产生RMC报文和秒脉冲并发送至主控单元200；

主控单元200，用于接收RMC报文和秒脉冲并解析RMC报文得出RMC报文发送时刻的GPS时间T2输送至运算处理单元400；

计时单元300，用于在主控单元200接收到秒脉冲时记录当前时间T1以及在处理完RMC报文时记录截止时间T3，将当前时间T1，GPS时间T2发送至运算处理单元400；

运算处理单元400，用于将截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4，将GPS时间T2与RMC报文的处理时间T4相加计算出精确时间T5，运算处理单元400将精确时间T5发送至主控单元200，主控单元200利用精确时间T5完成对时操作，通过利用GPS接收单元100同步发送秒脉冲和RMC报文，精确计算RMC报文处理时间，通过补偿系统处理RMC报文滞后的时间，提高系统对时的准确性。

本文中所说的RMC（Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data）称为推荐最小定位信息，RMC报文一般包括发送报文时获取的GPS时间，GPS时间精确到纳秒，包括时、分、秒、毫秒、纳秒，通过处理RMC报文可以获取发送时刻的GPS时间T2。

本文中提到的GPS接收单元100，用于接收卫星发送的GPS时间，并将GPS时间采用RMC报文发送，另外，GPS接收单元100同步产生秒脉冲，秒脉冲和RMC报文同时发送，当主控单元200接收到秒脉冲时，主控单元200启动中断函数，初始时刻，秒脉冲标志位设定为1，即默认该秒脉冲有效，当检测到秒脉冲标志位设置为1，说明该秒脉冲有效，则计时单元300记录系统的当前时间T1，否则等待秒脉冲标志位设置为1。

GPS接收单元100包括用于输出RMC报文的内置串口和用于输出秒脉冲的输出引脚，所述内置串口与输出引脚分别与主控单元200电连接，通过内置串口和输出引脚将RMC报文和秒脉冲输出至主控单元200，本领域技术人员应该理解。

为了更好地提高系统对时的精准性，所述当前时间T1、 GPS时间T2、截止时间T3及精确时间T5均为纳秒级，通过采用纳秒级时间提高对时精度。

本发明还提供了一种具有GPS对时系统的配电自动化终端，GPS接收单元100、主控单元200安装在配电自动化终端的主板上，主控单元200采用处理器芯片，可以通过编程等形成计时单元300以及运算处理单元400，对秒脉冲和RMC报文进行处理。

本发明还提供了一种GPS对时方法，所述GPS对时系统包括GPS接收单元100、主控单元200、计时单元300以及运算处理单元400，包括以下步骤：

GPS接收单元100向主控单元200同时发送RMC报文和秒脉冲；

主控单元200接收秒脉冲并记录接收时刻的当前时间T1；

主控单元200处理接收到的RMC报文并提取预存的记录RMC报文发送时刻的GPS时间T2；

主控单元200记录处理RMC报文完成的截止时间T3；

运算处理单元400将截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4；

运算处理单元400将GPS时间T2与RMC报文的处理时间T4相加计算出精确时间T5；

运算处理单元400将精确时间T5发送至主控单元200，主控单元200利用精确时间T5完成对时。

通过对RMC报文处理时间的补偿，使得GPS对时更加准确，提高精准度。

结合图2所示，本发明提供的一种GPS对时的方法的一种实施例，具体还包括以下步骤：

S01,系统初始化，主控单元200设置秒脉冲标志位为1，即默认秒脉冲有效；

S02，主控单元200接收到秒脉冲，中断函数判断脉冲标志位是否为1，即判断秒脉冲是否有效，若秒脉冲标志位为1，执行步骤S03，否则等待秒脉冲标志位设置为1;

S03，计时单元300记录当前系统时间T1并设置秒脉冲标志位为0；

S04，主控单元200处理接收到的RMC报文并提取RMC报文中的GPS时间T2，并将GPS时间T2输送至运算处理单元400；

S05，中断函数判断秒脉冲标志位是否为0，若秒脉冲标志位为0，执行S06，若秒脉冲标志位不为0，等待秒脉冲标志位设置为0；

S06，计时单元300记录主控单元200处理完RMC报文的截止时间T3，并将截止时间T3输送至运算处理单元400；

S07，运算处理单元400将截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4；

S08，运算处理单元400将GPS时间T2与RMC报文的处理时间T4相加，得到精确时间T5并输送至主控单元200；

S09，主控单元200将精确时间T5设置为系统当前时间，设置秒脉冲标志位为1，完成对时。

在步骤S05中，主控单元200处理完RMC报文是指主控单元200通过处理提取RMC报文中GPS时间T2。

利用RMC报文携带发送时刻的GPS时间T2，再通过接收到报文当前时间T1和处理完报文的截止时间T3的时间差得出处理RMC报文的处理时间T4，报文的处理时间T4就是系统的延迟时间，会造成GPS对时的滞后性，将RMC报文的处理时间T4补偿到RMC报文发送时刻的当前时间T2可以得到精准时间T5，完成对GPS对时的矫正，使得系统通过GPS对时更加准确。

本发明提供的一种GPS对时方法能够补偿系统处理GPS报文的时间延迟，进一步的提高对时时间的精准度，另外采用纳秒级对时，也能满足配电自动化终端高精度时间要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种GPS对时系统，其特征在于，包括：

GPS接收单元,用于产生RMC报文和秒脉冲并发送至主控单元；

主控单元，用于接收RMC报文和秒脉冲并解析RMC报文得出RMC报文发送时刻的GPS时间T2输送至运算处理单元；

计时单元，用于在主控单元接收到秒脉冲时记录当前时间T1以及在处理完RMC报文时记录截止时间T3，将当前时间T1，截止时间T3发送至运算处理单元；

运算处理单元，用于将截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4，将GPS时间T2与RMC报文的处理时间T4相加计算出精确时间T5；

2.根据权利要求1所述的GPS对时系统，其特征在于，所述GPS接收单元包括用于输出RMC报文的内置串口和用于输出秒脉冲的输出引脚，所述内置串口与输出引脚分别与主控单元电连接。

3.根据权利要求1所述的GPS对时系统，其特征在于，所述当前时间T1、 GPS时间T2、截止时间T3及精确时间T5均为纳秒级。

4.一种GPS对时系统的GPS对时方法，所述GPS对时系统包括GPS接收单元、主控单元、计时单元以及运算处理单元，其特征在于，所述GPS对时方法包括以下步骤：

GPS接收单元向主控单元同时发送RMC报文和秒脉冲；

主控单元接收秒脉冲并记录接收时刻的当前时间T1；

主控单元记录处理RMC报文完成的截止时间T3；

5.根据权利要求4所述GPS对时系统的GPS对时方法，其特征在于，所述步骤主控单元接收秒脉冲并记录接收时刻的当前时间T1，具体还包括以下步骤：

主控单元利用中断函数判断秒脉冲是否有效，若秒脉冲有效，则记录当前时间T1。

6.根据权利要求5所述GPS对时系统的GPS对时方法，其特征在于, 所述步骤主控单元接收秒脉冲并记录接收时刻的当前时间T1，具体还包括以下步骤：主控单元接收到秒脉冲调用中断函数判断秒脉冲标志位是否为1，若秒脉冲标志位为1，则记录当前时间T1并控制秒脉冲标志位为0。

7.根据权利要求6所述GPS对时系统的GPS对时方法，其特征在于,所述主控单元记录处理RMC报文完成的截止时间T3，具体还包括以下步骤：

中断函数判断秒脉冲标志位为0时，则主控单元记录处理完RMC报文的截止时间T3。

8.根据权利要求7所述GPS对时系统的GPS对时方法，其特征在于, 所述运算处理单元将截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4，具体还包括以下步骤：

中断函数判断秒脉冲标志位为0时，运算处理单元将得到的截止时间T3与当前时间T1作差得出RMC报文的处理时间T4,。

9.根据权利要求8所述GPS对时系统的GPS对时方法，其特征在于,主控单元利用精确时间T5完成对时，控制秒脉冲标志位标记为1。

10.一种配电自动化终端，所述配电自动化终端包括GPS对时系统,其特征在于，所述GPS对时系统为权利要求1-3任意一项所述的GPS对时系统。