CN114157379A - 一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，涉及通信领域，包括高精度时间同步装置，所述高精度时间同步装置的运行流程如下：Sp1：确定GPS同步时间信号和连接终端时间信号，并且获取二者的第一时间；Sp2：将GPS第一时间信号通过信号传输至时间同步装置内部的接收模块；Sp3：将连接终端的第一时间信号分别通过接收模块和时钟模块进行解码，同时通过自校正方式将GPS第一时间信号反馈到连接终端；Sp4：通过时钟模块解码出的第一时间状态信息通过数据网络总线传输到时间同步网络服务器。解决了目前的时间同步中出现电磁干扰的问题，采用了多模组独立组网和自校正的时间同步装置实现时间的同步，降低时间信号的传输误差。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体为一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置。
背景技术
时间同步装置就是利用时间发布系统向外界发播时间信息，用户终端将接收到的时间信息与本地信息作比较，测出两者的时间差，并将用户时间与系统时间同步。常用的同步方式主要短波授时法、长波授时法、卫星授时法、搬钟法以及设置同步监控站。短波授时和长波授时利用在地面发射大功率短波、长波无线电信号传递时间信息。短波与长波的传播特性决定了短波授时需发射大功率授时信号，因此设备体积庞大，结构复杂。两者的时间传递范围很有限，现有的技术只能做到1000～2000公里范围内的授时。
时间同步装置一般包括授时接收机、高精度频率源、同步监控装置、同步调整装置等。传统同步装置采用铷原子钟频率作为频率源，铷原子钟的日频率稳定度约为10-11左右，只能实现短时间同步。而且，每次同步需要长时间调整，约需要一到两个小时左右甚至更长的时间，即只能在装置启动同步后一段时间内与标准时间同步，无法实时观测、调整同步误差量，长时间工作后装置同步精度变差，必须重新同步。重新同步时与同步装置相连接的设备就无法正常工作，装置使用的铷钟频率源频率稳定度不高，同步次数频繁，可操作性差。此类时间同步装置钟差监控常使用示波器测量同步钟差，不能够提供实时的同步精度，且读出的钟差精度不高，经常需要人工干预。
中国专利号为CN202110807180.4的专利公开了一种时间同步方法及其装置，能够在车辆行驶过程中实现网络时间与卫星时间的同步，以确保信息的准确性和可靠性。该时间同步方法包括：首先，获取车辆两次经过往返路段的参考标识的网络时间之间的第一时间差，往返路段包括直线行驶部分和路口部分，参考标识设置在路口部分；其次，根据第一时间差获取在往返路段上的两个目标轨迹点中至少一个的卫星时间，其中两个目标轨迹点之间的卫星时间差等于第一时间差，两个目标轨迹点相连得到的直线垂直于车辆在直线行驶部分的行驶轨迹线；最后，利用获取到的目标轨迹点的卫星时间对网络时间和卫星时间进行同步。
对于目前GPS采用网络时间，而RTK数据采用卫星时间，网络时间和卫星时间不同步的，但是结合时间同步装置，可以尽可能的将时间同步，然而接入时间同步装置后，会容易出现系统网络的实时问题和干扰问题，需要搭配其他系统实现完全的时间同步。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，解决了目前的时间同步中出现电磁干扰的问题，采用了多模组独立组网和自校正的时间同步装置实现时间的同步，降低时间信号的传输误差。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，包括高精度时间同步装置，所述高精度时间同步装置的运行流程如下：
Sp1：确定GPS同步时间信号和连接终端时间信号，并且获取二者的第一时间；
Sp2：将GPS第一时间信号通过信号传输至时间同步装置内部的接收模块，接收模块接收到第一时间信号后，时钟模块根据接收模块解码出的状态信息，按优先顺序选择GPS第一时间基准源作为时间同步源，选择的GPS第一时间基准信号与晶振秒脉冲进行误差互补；
Sp3：将连接终端的第一时间信号分别通过接收模块和时钟模块进行解码，同时通过自校正方式将GPS第一时间信号反馈到连接终端，连接终端即可接收到GPS第一时间基准信号；
Sp4：通过时钟模块解码出的第一时间状态信息通过数据网络总线传输到同步网络服务器，由通信连接端对GPS第一时间信号进行传输，同时由数据总线连接各个独立组网。
优选的，所述接收模块包含天线、馈线、GPS接收机、光纤接收器、GPS配置与解码模块、秒脉冲提取与解码模块，GPS接收机通过天线接收卫星时钟信号，经过解调、处理后输出秒脉冲并传给GPS配置与解码模块，GPS配置与解码模块解码秒脉冲语句，得到时间信息、位置信息和状态信息。
优选的，所述时钟模块主要由时钟频率源、信号选择模块、高精度秒脉冲生成模块、实时时间计数器模块、编码模块、串口报文编码模块组成，接收模块接收到GPS第一时间基准信号后，根据解码的时间状态信号，输出高精度的秒脉冲，同时在秒脉冲的同步下，编码输出时间同步信号与时间信息。
优选的，所述时间同步装置的外表面安装电磁屏蔽外壳，并且在电磁屏蔽外壳和时间同步装置形成的缝隙中填充细棉，所述电磁屏蔽外壳的外部接口接地，所述连接终端和时间同步装置之间的连接通过电磁屏蔽外壳，且连接终端的外部接口接地。
优选的，所述自校正方式是在时间同步装置和连接终端之间增加反馈环节，反馈环节通过将GPS第一时间信号经过滤波器传输到控制器中，控制器输出控制信号给连接终端，并且在连接终端的执行器输出信号时增加干扰环节，再输出信号，同时将反馈信号发送到连接终端的前沿。
优选的，所述连接终端反馈的GPS第一时间信号通过区域网络接入，并且将各个区域时间信号汇聚，同时通过核心分组网和核心电路网将时间信号进行分组解码，通过数据分析，得到核心信号，核心数据信号和GPS第一时间信号相匹配。
(三)有益效果
本发明提供了一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置。具备以下有益效果：
1、本发明整体结构采用物联网和蜂窝网络相互结合的方式进行连接，通过接收模块和时钟模块分别对信号的接入和传输，接收模块通过接收天线接收卫星时钟信号，经过解调、处理后输出秒脉冲，并传给GPS配置与解码模块，GPS得到时间信息、位置信息和状态信息，同时，通过GPS配置与解码模块，能对接收模块进行配置，接收模块通过两个光纤接收器，接收外部两路光纤信号，光纤接收器将光信号转换为电信号，经过处理后得到时间信息和状态信息。接收模块接收到外部时间基准信号后，时钟模块根据接收模块解码出的状态信息，按优先顺序选择外部时间基准源作为时间同步源，选择的外部时间基准信号与晶振秒脉冲进行误差互补，并补偿传输延时，输出高精度的秒脉冲，同时在秒脉冲的同步下，编码输出各种时间同步信号与时间信息，因此时钟仍能保持一定的时间精度，并输出时间同步信号和时间信息，保证高精度的时间同步。
2、本发明采用电磁屏蔽，将时间同步装置的外部安装电磁屏蔽外壳，并且将缝隙处填充细棉，同时对于电磁屏蔽外壳采用接地的方式保证一定的抗干扰效果，电磁屏蔽利用电涡流原理，使高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流，消耗干扰磁场的能量，涡流磁场抵消高频干扰磁场，从而使时间同步装置内部免受高频电磁场的影响，对于时间同步装置和连接终端支架的连接，将连接终端也采用接地的方式使连接终端不会受到电磁的影响，从而也具有静电屏蔽的作用，实现物理和网络双重屏蔽的效果，在必要得到情况下可以避免数据流之间的相互干扰，同时减少非法数据的进入和破坏。
3、本发明采用自校正的方式减少误差，在信号传输的过程中给系统加入干扰环节，并且干扰环节和连接终端之间通过反馈校正的方式有效地改善整个系统的控制性能，从而达到连接终端和时间同步装置之间的信号传输性能指标，同时具有一定的抗干扰能力。
4、本发明采用多模组独立组网的形式配合时间同步装置，通过连接终端接入区域网络，再分别通过独立组网进行信号汇聚，通过核心分组网和核心电路网针对信号的数据分析，判断出核心时间信号，再和GPS相连，独立组网的加入可以实现不同区域之间的自动规划，计算和规划所有或指定区域网元的同步主备路径，减少人工配置工作量，并避免配置错误。
附图说明
图1为本发明中时间同步装置的系统结构图；
图2为本发明中自校正结构图；
图3为本发明中多模组独立组网部署结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
参照图1、2，一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，包括高精度时间同步装置，高精度时间同步装置的运行流程如下：
Sp1：确定GPS同步时间信号和连接终端时间信号，并且获取二者的第一时间；
Sp2：将GPS第一时间信号通过信号传输至时间同步装置内部的接收模块，接收模块接收到第一时间信号后，时钟模块根据接收模块解码出的状态信息，按优先顺序选择GPS第一时间基准源作为时间同步源，选择的GPS第一时间基准信号与晶振秒脉冲进行误差互补；
Sp3：将连接终端的第一时间信号分别通过接收模块和时钟模块进行解码，同时通过自校正方式将GPS第一时间信号反馈到连接终端，连接终端即可接收到GPS第一时间基准信号；
Sp4：通过时钟模块解码出的第一时间状态信息通过数据网络总线传输到同步网络服务器，由通信连接端对GPS第一时间信号进行传输，同时由数据总线连接各个独立组网。
接收模块包含天线、馈线、GPS接收机、光纤接收器、GPS配置与解码模块、秒脉冲提取与解码模块，GPS接收机通过天线接收卫星时钟信号，经过解调、处理后输出秒脉冲并传给GPS配置与解码模块，GPS配置与解码模块解码秒脉冲语句，得到时间信息、位置信息和状态信息。时钟模块主要由时钟频率源、信号选择模块、高精度秒脉冲生成模块、实时时间计数器模块、编码模块、串口报文编码模块组成，接收模块接收到GPS第一时间基准信号后，根据解码的时间状态信号，输出高精度的秒脉冲，同时在秒脉冲的同步下，编码输出时间同步信号与时间信息。
采用物联网和蜂窝网络相互结合的方式进行连接，通过接收模块和时钟模块分别对信号的接入和传输，接收模块通过接收天线接收卫星时钟信号，经过解调、处理后输出秒脉冲，并传给GPS配置与解码模块，GPS得到时间信息、位置信息和状态信息，同时，通过GPS配置与解码模块，能对接收模块进行配置，接收模块通过两个光纤接收器，接收外部两路光纤信号，光纤接收器将光信号转换为电信号，经过处理后得到时间信息和状态信息。接收模块接收到外部时间基准信号后，时钟模块根据接收模块解码出的状态信息，按优先顺序选择外部时间基准源作为时间同步源，选择的外部时间基准信号与晶振秒脉冲进行误差互补，并补偿传输延时，输出高精度的秒脉冲，同时在秒脉冲的同步下，编码输出各种时间同步信号与时间信息，因此时钟仍能保持一定的时间精度，并输出时间同步信号和时间信息，保证高精度的时间同步。
实施例二：
参照图1，时间同步装置的外表面安装电磁屏蔽外壳，并且在电磁屏蔽外壳和时间同步装置形成的缝隙中填充细棉，电磁屏蔽外壳的外部接口接地，连接终端和时间同步装置之间的连接通过电磁屏蔽外壳，且连接终端的外部接口接地。
采用电磁屏蔽，将时间同步装置的外部安装电磁屏蔽外壳，并且将缝隙处填充细棉，同时对于电磁屏蔽外壳采用接地的方式保证一定的抗干扰效果，电磁屏蔽利用电涡流原理，使高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流，消耗干扰磁场的能量，涡流磁场抵消高频干扰磁场，从而使时间同步装置内部免受高频电磁场的影响，对于时间同步装置和连接终端支架的连接，将连接终端也采用接地的方式使连接终端不会受到电磁的影响，从而也具有静电屏蔽的作用，实现物理和网络双重屏蔽的效果，在必要得到情况下可以避免数据流之间的相互干扰，同时减少非法数据的进入和破坏。
自校正方式是在时间同步装置和连接终端之间增加反馈环节，反馈环节通过将GPS第一时间信号经过滤波器传输到控制器中，控制器输出控制信号给连接终端，并且在连接终端的执行器输出信号时增加干扰环节，再输出信号，同时将反馈信号发送到连接终端的前沿。采用自校正的方式减少误差，在信号传输的过程中给系统加入干扰环节，并且干扰环节和连接终端之间通过反馈校正的方式有效地改善整个系统的控制性能，从而达到连接终端和时间同步装置之间的信号传输性能指标，同时具有一定的抗干扰能力。
实施例三：
参照图3，连接终端反馈的GPS第一时间信号通过区域网络接入，并且将各个区域时间信号汇聚，同时通过核心分组网和核心电路网将时间信号进行分组解码，通过数据分析，得到核心信号，核心数据信号和GPS第一时间信号相匹配。
采用多模组独立组网的形式配合时间同步装置，通过连接终端接入区域网络，再分别通过独立组网进行信号汇聚，通过核心分组网和核心电路网针对信号的数据分析，判断出核心时间信号，再和GPS相连，独立组网的加入可以实现不同区域之间的自动规划，计算和规划所有或指定区域网元的同步主备路径，减少人工配置工作量，并避免配置错误。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，包括高精度时间同步装置，其特征在于：所述高精度时间同步装置的运行流程如下：
Sp1：确定GPS同步时间信号和连接终端时间信号，并且获取二者的第一时间；
Sp2：将GPS第一时间信号通过信号传输至时间同步装置内部的接收模块，接收模块接收到第一时间信号后，时钟模块根据接收模块解码出的状态信息，按优先顺序选择GPS第一时间基准源作为时间同步源，选择的GPS第一时间基准信号与晶振秒脉冲进行误差互补；
Sp3：将连接终端的第一时间信号分别通过接收模块和时钟模块进行解码，同时通过自校正方式将GPS第一时间信号反馈到连接终端，连接终端即可接收到GPS第一时间基准信号；
Sp4：通过时钟模块解码出的第一时间状态信息通过数据网络总线传输到同步网络服务器，由通信连接端对GPS第一时间信号进行传输，同时由数据总线连接各个独立组网。
2.根据权利要求1所述的一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，其特征在于：所述接收模块包含天线、馈线、GPS接收机、光纤接收器、GPS配置与解码模块、秒脉冲提取与解码模块，GPS接收机通过天线接收卫星时钟信号，经过解调、处理后输出秒脉冲并传给GPS配置与解码模块，GPS配置与解码模块解码秒脉冲语句，得到时间信息、位置信息和状态信息。
3.根据权利要求1所述的一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，其特征在于：所述时钟模块主要由时钟频率源、信号选择模块、高精度秒脉冲生成模块、实时时间计数器模块、编码模块、串口报文编码模块组成，接收模块接收到GPS第一时间基准信号后，根据解码的时间状态信号，输出高精度的秒脉冲，同时在秒脉冲的同步下，编码输出时间同步信号与时间信息。
4.根据权利要求1所述的一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，其特征在于：所述时间同步装置的外表面安装电磁屏蔽外壳，并且在电磁屏蔽外壳和时间同步装置形成的缝隙中填充细棉，所述电磁屏蔽外壳的外部接口接地，所述连接终端和时间同步装置之间的连接通过电磁屏蔽外壳，且连接终端的外部接口接地。
5.根据权利要求1所述的一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，其特征在于：所述自校正方式是在时间同步装置和连接终端之间增加反馈环节，反馈环节通过将GPS第一时间信号经过滤波器传输到控制器中，控制器输出控制信号给连接终端，并且在连接终端的执行器输出信号时增加干扰环节，再输出信号，同时将反馈信号发送到连接终端的前沿。
6.根据权利要求1所述的一种多模组独立组网自校正高精度时间同步装置，其特征在于：所述连接终端反馈的GPS第一时间信号通过区域网络接入，并且将各个区域时间信号汇聚，同时通过核心分组网和核心电路网将时间信号进行分组解码，通过数据分析，得到核心信号，核心数据信号和GPS第一时间信号相匹配。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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