CN104753497B - 一种oscpps修正方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种OSCPPS修正方法与装置，取得OSCPPS当前上升沿时标T10和GPSPPS当前上升沿时标T20；OSCPPS的秒脉冲间隔为ΔT1，GPSPPS的秒脉冲间隔为ΔT2；在GPSPPS有效的情况下，判断OSCPPS是否超前GPSPPS；计算确定下一秒脉冲输出时刻T11＝T10+ΔT1，若OSCPPS超前GPSPPS，则ΔT1增加设定时间ω；若OSCPPS滞后GPSPPS，则ΔT1减少设定时间ω；若同相位，则判断OSCPPS与GPSPPS的步长是否一致；若一致，则ΔT1增加设定时间ω，若不一致，则ΔT1减少设定时间ω。本发明实时比较GPSPPS与OSCPPS的相位差，在FPGA内部通过缓慢地增加或者减少晶振秒脉冲间隔计数的方法来实现对OSCPPS的修正，最终达到OSCPPS跟随GPSPPS稳定输出的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶振秒脉冲(OSCPPS)温度输出的实现方法，即修正方法。
背景技术
随着智能变电站的发展，对时钟同步装置输出时钟的稳定性和可靠性提出了更高的要求，设计规范中要求秒脉冲的输出跳变不超过0.1μs的。原有仅靠卫星授时得到的基准信号而直接提供输出时钟的方案是不可靠的，因为在增加为多路基准信号输入后，时钟源切换过程中会存在着不可控性，直接将失步基准源切换为同步基准源，极有可能造成输出时钟的异常抖动；守时状态下，精度要求≤1μs/h，长时间守时后重新同步，若直接切换为外部授时信号，则输出跳变很有可能会超过0.1μs。因此，需要在时钟同步装置中增加一种消除抖动平稳过渡的功能，来保证秒脉冲的稳定可靠输出。
FPGA时钟频率高，内部延时小，运行速度快，全部控制逻辑由硬件完成，这些特点保证了逻辑实现的实时性和稳定性，较微处理器芯片精度更高，实时性也更强。恒温晶振的典型阿伦方差值一般都在10-9数量级，有很高的频率稳定度，并且工作频率在内部温度上升到一定范围内，几乎是稳定不变的，所以通过其分频得到的晶振秒脉冲(OSCPPS)的随机误差也会很小，另外在FPGA内部倍频为百兆频率，也保证了纳秒级别的精度。但考察的时间愈长，晶振秒脉冲的累计误差就会愈大。
发明内容
本发明的目的是提供一种OSCPPS修正方法与装置，用以解决OSCPPS累计误差大的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种OSCPPS修正方法，步骤如下：
1)取得OSCPPS当前上升沿时标T10和GPSPPS当前上升沿时标T20；OSCPPS的秒脉冲间隔为ΔT1，GPSPPS的秒脉冲间隔为ΔT2；
2)在GPSPPS有效的情况下，判断OSCPPS是否超前GPSPPS；
3)计算确定下一秒脉冲输出时刻T11＝T10+ΔT1，若OSCPPS超前GPSPPS，则ΔT1增加设定时间ω；若OSCPPS滞后GPSPPS，则ΔT1减少设定时间ω；若同相位，则判断OSCPPS与GPSPPS的步长是否一致；若一致，则ΔT1增加设定时间ω，若不一致，则ΔT1减少设定时间ω。将OSCPPS和GPSPPS映射到同一个坐标轴上以取得对应时标。
通过判断OSCPPS与GPSPPS的相位差θ＝T2-T1来判断OSCPPS是否超前GPSPPS。
OSCPPS的秒脉冲间隔为ΔT1、OSCPPS与GPSPPS的相位差θ、设定时间ω以数值计数。
设α＝|ΔT2-ΔT1|，α为ΔT1与ΔT2之差的绝对值，当α小于设定值时则判断OSCPPS与GPSPPS同步长，否则，不同步长。
一种OSCPPS修正装置，包括：
1)用于取得OSCPPS当前上升沿时标T10和GPSPPS当前上升沿时标T20的模块；OSCPPS的秒脉冲间隔为ΔT1，GPSPPS的秒脉冲间隔为ΔT2；
2)用于在GPSPPS有效的情况下，判断OSCPPS是否超前GPSPPS的模块；
3)用于计算确定下一秒脉冲输出时刻T11＝T10+ΔT1的模块，若OSCPPS超前GPSPPS，则ΔT1增加设定时间ω；若OSCPPS滞后GPSPPS，则ΔT1减少设定时间ω；若同相位，则判断OSCPPS与GPSPPS的步长是否一致；若一致，则ΔT1增加设定时间ω，若不一致，则ΔT1减少设定时间ω。将OSCPPS和GPSPPS映射到同一个坐标轴上以取得对应时标。
通过判断OSCPPS与GPSPPS的相位差θ＝T2-T1来判断OSCPPS是否超前GPSPPS。
OSCPPS的秒脉冲间隔为ΔT1、OSCPPS与GPSPPS的相位差θ、设定时间ω以数值计数。
设α＝|ΔT2-ΔT1|，α为ΔT1与ΔT2之差的绝对值，当α小于设定值时则判断OSCPPS与GPSPPS同步长，否则，不同步长。
GPS授时模块输出的基准信号(GPS秒脉冲即GPSPPS)与协调世界时间(UTC)基准存在一定的随机误差，且该误差服从正态分布，即可认为在一定时间范围内，秒脉冲的间隔是稳定的，精度是较高的。因此，GPS秒脉冲虽存在一定的随机误差，但在一定时间范围内，其累计误差几乎为0。由于GPSPPS的累计误差较小，而OSCPPS的随机误差较小，因此可以参考GPSPPS对OSCPPS的累计误差进行修正。所以，本发明实时比较GPSPPS与OSCPPS的相位差，在FPGA内部通过缓慢地增加或者减少晶振秒脉冲间隔计数的方法来实现对OSCPPS的修正，最终达到OSCPPS跟随GPSPPS稳定输出的目的。
附图说明
图1是OSCPPS超前GPSPPS示意图；
图2是OSCPPS滞后GPSPPS示意图；
图3是OSC输出间隔实时调整流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明的修正方法基本方案为：一种OSCPPS修正方法，步骤如下：
1)取得OSCPPS当前上升沿时标T10和GPSPPS当前上升沿时标T20；OSCPPS的秒脉冲间隔为ΔT1，GPSPPS的秒脉冲间隔为ΔT2；
2)在GPSPPS有效的情况下，判断OSCPPS是否超前GPSPPS；
3)计算确定下一秒脉冲输出时刻T11＝T10+ΔT1，若OSCPPS超前GPSPPS，则ΔT1增加设定时间ω；若OSCPPS滞后GPSPPS，则ΔT1减少设定时间ω；若同相位，则判断OSCPPS与GPSPPS的步长是否一致；若一致，则ΔT1增加设定时间ω，若不一致，则ΔT1减少设定时间ω。
本发明的基本方案中，秒脉冲修正的实质是相位调整与频率调整。相位调整，是参考秒脉冲之间时标差的数学关系来调整相位；频率调整，是参考秒脉冲间隔的大小关系来调整频率。由于在计算机程序中，时间都以计数值来表示，所以调整的最终手段都是一致的，都是增加或者减少输出秒脉冲的计数间隔，且每次只增加或者减少若干个单位(纳秒级)，若干计数单位对应上述设定时间ω。在获得了相位差和频率差两个关键差数之后，调整下一秒输出的间隔，使其在预想的时刻输出。
下面给出一种具体的实施方式，各种设定参数会被具体赋值，如ω对应一个计数单位。
具体的，对照图3所示：
1，截取OSCPPS当前上升沿时标T10和GPSPPS当前上升沿时标T20；OSCPPS的秒脉冲间隔为ΔT1，GPSPPS的秒脉冲间隔为ΔT2。
设OSCPPS下一秒时标为T11，GPSPPS下一秒时标为T21，OSCPPS的秒脉冲间隔ΔT1＝T11-T10。
当ΔT2满足1s±100μs的要求时，即GPS基准源确认有效时，OSCPPS方可跟随输出。
2，OSCPPS与GPSPPS的相位差θ＝T2-T1，若θ满足θ≥0+δ且θ≤100000000/2时，OSCPPS超前GPSPPS；若θ满足式θ＞100000000/2且θ≤100000000-δ时，则OSCPPS滞后GPSPPS，上述数值单位均为10纳秒；δ可根据实际要求调整，若相位差为1微秒即可认为同相位，则δ＝100。
当θ满足式θ＜0+δ且θ＞100000000-δ时，OSCPPS与GPSPPS同相位。同相位时，若两者步长不一致，OSCPPS依然无法跟随GPSPPS稳定输出。设α为ΔT1与ΔT2之差的绝对值，即α＝|ΔT2-ΔT1|，当α接近于0时，可认为两者同步长。α可根据步长的基本单位设定，若单位为10纳秒，可将α设为2。
3，按照上述相位关系和步长关系，对OSCPPS的ΔT1进行修正，即ΔT1＝ΔT1+ω或者ΔT1＝ΔT1-ω，与相位、步长关系对应关系参加图3；比如，若相位超前就增大下一秒的输出间隔；滞后则相应的减小下一秒的输出间隔。根据T11＝T10+ΔT1得到输出间隔，则可得出下一秒的输出时刻。当GPS基准源无效时，OSCPPS不需修正输出间隔。
4，若GPSPPS出现抖动，则重复以上流程。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种OSCPPS修正方法，其特征在于，步骤如下：
1)取得OSCPPS当前上升沿时标T10和GPSPPS当前上升沿时标T20；OSCPPS的秒脉冲间隔为△T1，GPSPPS的秒脉冲间隔为△T2；
2)在GPSPPS有效的情况下，判断OSCPPS是否超前GPSPPS；
3)计算确定下一秒脉冲输出时刻T11＝T10+△T1，若OSCPPS超前GPSPPS，则△T1增加设定时间ω；若OSCPPS滞后GPSPPS，则△T1减少设定时间ω；若同相位，则判断OSCPPS与GPSPPS的步长是否一致；若一致，则△T1增加设定时间ω，若不一致，则△T1减少设定时间ω；
OSCPPS表示晶振秒脉冲，GPSPPS表示GPS秒脉冲。
2.根据权利要求1所述的一种OSCPPS修正方法，其特征在于，将OSCPPS和GPSPPS映射到同一个坐标轴上以取得对应时标。
3.根据权利要求1所述的一种OSCPPS修正方法，其特征在于，通过判断OSCPPS与GPSPPS的相位差θ＝T2-T1来判断OSCPPS是否超前GPSPPS；其中，T1为取得OSCPPS上升沿时标，T2为GPSPPS上升沿时标。
4.根据权利要求3所述的一种OSCPPS修正方法，其特征在于，OSCPPS的秒脉冲间隔为△T1、OSCPPS与GPSPPS的相位差θ、设定时间ω以数值计数。
5.根据权利要求2所述的一种OSCPPS修正方法，其特征在于，设α＝|△T2-△T1|，α为△T1与△T2之差的绝对值，当α小于设定值时则判断OSCPPS与GPSPPS同步长，否则，不同步长。
6.一种OSCPPS修正装置，其特征在于，包括：
1)用于取得OSCPPS当前上升沿时标T10和GPSPPS当前上升沿时标T20的模块；OSCPPS的秒脉冲间隔为△T1，GPSPPS的秒脉冲间隔为△T2；
2)用于在GPSPPS有效的情况下，判断OSCPPS是否超前GPSPPS的模块；
3)用于计算确定下一秒脉冲输出时刻T11＝T10+△T1的模块，若OSCPPS超前GPSPPS，则△T1增加设定时间ω；若OSCPPS滞后GPSPPS，则△T1减少设定时间ω；若同相位，则判断OSCPPS与GPSPPS的步长是否一致；若一致，则△T1增加设定时间ω，若不一致，则△T1减少设定时间ω。
7.根据权利要求6所述的一种OSCPPS修正装置，其特征在于，将OSCPPS和GPSPPS映射到同一个坐标轴上以取得对应时标。
8.根据权利要求6所述的一种OSCPPS修正装置，其特征在于，通过判断OSCPPS与GPSPPS的相位差θ＝T2-T1来判断OSCPPS是否超前GPSPPS；其中，T1为取得OSCPPS上升沿时标，T2为GPSPPS上升沿时标。
9.根据权利要求8所述的一种OSCPPS修正装置，其特征在于，OSCPPS的秒脉冲间隔为△T1、OSCPPS与GPSPPS的相位差θ、设定时间ω以数值计数。
10.根据权利要求6所述的一种OSCPPS修正装置，其特征在于，设α＝|△T2-△T1|，α为△T1与△T2之差的绝对值，当α小于设定值时则判断OSCPPS与GPSPPS同步长，否则，不同步长。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1749916A (zh) * | 2004-09-16 | 2006-03-22 | 中国科学院电子学研究所 | 用计算机接入gps秒脉冲信号实现精确时间对准的方法 |
| US7249272B1 (en) * | 2000-10-11 | 2007-07-24 | General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. | Apparatus and method for coordinating activities of one or more computers |
| CN101930211A (zh) * | 2010-08-24 | 2010-12-29 | 西安交通大学 | 一种基于gps秒脉冲的时钟源装置及其控制方法 |
| JP2013055588A (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Japan Radio Co Ltd | 時刻制御装置及び時刻制御方法 |
| CN203164620U (zh) * | 2013-02-27 | 2013-08-28 | 南京讯汇科技发展有限公司 | 一种高精度守时时间装置 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7249272B1 (en) * | 2000-10-11 | 2007-07-24 | General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. | Apparatus and method for coordinating activities of one or more computers |
| CN1749916A (zh) * | 2004-09-16 | 2006-03-22 | 中国科学院电子学研究所 | 用计算机接入gps秒脉冲信号实现精确时间对准的方法 |
| CN101930211A (zh) * | 2010-08-24 | 2010-12-29 | 西安交通大学 | 一种基于gps秒脉冲的时钟源装置及其控制方法 |
| JP2013055588A (ja) * | 2011-09-06 | 2013-03-21 | Japan Radio Co Ltd | 時刻制御装置及び時刻制御方法 |
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