CN115296769B

CN115296769B - 一种tdma体制卫星通信系统高可靠定时方法及装置

Info

Publication number: CN115296769B
Application number: CN202211219090.4A
Authority: CN
Inventors: 孙晨华; 贾钢
Original assignee: CETC 54 Research Institute
Current assignee: CETC 54 Research Institute
Priority date: 2022-10-08
Filing date: 2022-10-08
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2042-10-08
Also published as: CN115296769A

Abstract

本发明公开了一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时方法及装置，属于通信领域。该方法包括时间信息接收缓存、时间状态帧处理、筛选可用时钟、时间信息帧处理、时钟选路、通道切换保持和时间信息帧输出等步骤。本发明能够为复杂的TDMA通信体制卫星通信系统提供一种简洁、高效、高可靠性的时钟定时方法，该方法采用“多路接收、逐路处理、循环筛选”策略，分步处理时间状态帧、时间信息帧关键信息字段，为系统精选出高指标、高性能的定时信息。本发明结构简单，易于实现，节省资源，平台通用性好。

Description

一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时方法及装置

技术领域

本发明属于通信领域，特别是指一种新的卫星通信系统的定时方法及装置，特别适用于对时钟准确度和精度要求高、系统实现复杂、设备众多的TDMA体制的卫星通信系统。

背景技术

当前卫星通信系统快速发展，人们对系统的时间需求朝着更高精度、更高稳定度的方向发展。随着科技的进步和需求的提高，人们开始建立越来越多的通信系统，如TDMA体制的卫星通信系统等，这些系统的建立，使得人们对时间精度的要求越来越高。

对TDMA体制的卫星通信系统而言，频率与时钟参考源是一个不可或缺的重要设备，它为整个系统提供时钟基准。常规使用的频率与时钟参考源通常采用氢钟、铯钟、铷钟和晶振来作为震荡源，其中氢钟、铯钟、铷钟的频率准确度指标远高于晶振，但成本也相对较高，且体积偏大。卫星通信系统的信关站内很多设备都需要使用频率与时钟参考源输出的时钟信号，主要是TOD和1PPS信号及频率信号。在考虑低成本、低功耗的前提下，信关站通常只装备一至两台带有铷钟的时钟源，对于复杂的系统而言，仅仅装备几台时钟源或只采用一级时钟结构是远远不够的。而单纯的增加时钟设备，依靠堆硬件的办法来保证时钟系统的稳定，没有良好的时钟切换和备份方案，不仅不能提高提供系统的稳定性和健壮性，反而会使时钟系统更加脆弱，而且极大地增加了设备采购和运行维护的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时方法及装置，具有简洁、高效、高可靠性的特点，适用于复杂的TDMA通信体制卫星通信系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时方法，包括如下步骤：

（1）同时开启多个通道，每个通道接收一路时钟源的时间状态帧和时间信息帧数据并进行缓存；

（2）逐次处理各个通道接收的时间状态帧的监控字段，将状态正常的通道数收入集合中，形成可用集合A{n}，n代表集合中的元素个数；

（3）若可用集合A{n}不为空或未遍历完，则从可用集合A{n}中选择元素对应的通道，进行秒脉冲状态字段判决；若可用集合A{n}为空则执行步骤（10）；若可用集合A{n}已遍历完，则执行步骤（6）；

（4）判断当前通道的时间信息帧的脉冲状态字段，若为驯服，则执行步骤（5）；若为非驯服，则执行步骤（3）；

（5）判断当前通道的时间信息帧的1PPS抖动值是否满足门限值，若满足则触发通道切换，随后执行步骤（9）；若不满足，则回到步骤（3）；

（6）判断当前通道的时间信息帧的秒脉冲状态字段，若为保持，则执行步骤（8）；若为非保持，则执行步骤（7）；

（7）若可用集合A{n}未遍历完，则从可用集合A{n}中选择元素对应的通道，进行秒脉冲状态字段判决，回到步骤（6）；若可用集合A{n}遍历完，则执行步骤（10）；

（8）判断当前通道的时间信息帧的1PPS抖动值是否满足门限值，若满足则触发通道切换，随后执行步骤（9）；若不满足，则回到步骤（7）；

（9）输出定时消息；

（10）输出守时命令消息。

一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时装置，包括时间信息接收缓存模块、时间状态帧处理模块、可用时钟集合、时间信息帧处理模块、时钟选路模块、通道切换保持模块和时间信息帧输出模块；其中：

时间信息接收缓存模块用于对多路外接时钟源的时钟消息进行接收；

时间状态帧处理模块用于对时间状态帧的监控字段进行判决，当监控字段为无异常时，则将该路时钟判为可用，并将可用时钟收入可用时钟集合，否则判断该路时钟为不可用；

时间信息帧处理模块用于对时间信息帧秒脉冲状态字段进行判决；

时钟选路模块用于对可用时钟集合进行遍历；

通道切换保持模块用于实现从当前时钟路切换向下一时钟路；

时间信息输出模块用于完成定时消息帧或守时命令消息帧的组帧和输出。

本发明的有益效果在于：

1、本发明可同时支持多个时钟源设备接入，接入的时钟源数量越多，系统的时钟可靠度越高，而处理复杂度的增加则可忽略不计。

2、本发明方法的1PPS门限值灵活可变，可根据实际情况进行调整。

3、本发明方法采用“多路接收、逐路处理、循环筛选”策略，分步处理时间状态帧、时间信息帧关键信息字段，可以为系统精选出高指标、高性能的定时信息。

4、本发明结构简单，易于实现，节省资源，平台通用性好。

附图说明

图1为本发明方法的原理示意图；

图2为本发明方法的处理流程图；

图3为本发明方法在应用状态下的外部连接关系图。

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于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时方法，包括如下步骤：

（9）输出定时消息；

（10）输出守时命令消息。

该方法可部署在支持多路485电平与TTL电平相互转换、含有处理器的开发板上，从而实现一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时装置，该装置包括以下模块：

时钟选路模块用于对可用时钟集合进行遍历；

使用时，将上述装置如图3所示连接外部设备。具体使用步骤如下：

（1）如图3所示连接设备；

（2）时钟信号输入端同时连接上游4个时钟源，以网线形式连接并接收时钟源发送的TOD+1PPS信号；

（3）时钟信号输出端同时连接下游10个时钟守时设备。以网线形式连接并接收时钟源发送的TOD+1PPS信号。

（4）同时开启4路时钟接收通道，每路接收通道对应物理链路一路时钟源的时间状态帧和时间信息帧数据并进行缓存。

（5）逐次处理各个通道接收的时间状态帧的“监控字段”，将监控字段为“可用”状态的通道数收入集合中，形成可用集合A{n}，n代表集合中的元素个数，这里n≤4。当n为0时说明无可用通道，执行步骤（13）；当n为正整数时说明当前时钟输入有可用通道。

（6）若集合未遍历完，则从集合中选择元素对应的通道，进行秒脉冲状态字段判决；若集合遍历完，执行步骤（9）。

（7）判断当前通道时间信息帧的“秒脉冲状态字段”。若为“驯服”时，执行步骤（8）；若为非“驯服”时，则执行步骤（6）。

（8）判断该通道时间信息帧的1PPS抖动值是否满足门限值，若满足则触发通道切换，随后执行步骤（12）；若不满足，则回到步骤（6）。

（9）判断当前通道时间信息帧的“秒脉冲状态字段”。若为“保持”时，执行步骤（11）；若为非“保持”时，则执行步骤（10）。

（10）若集合未遍历完，则从集合中选择元素对应的通道，进行秒脉冲状态字段判决，回到步骤（9）；若集合遍历完，执行步骤（13）。

（11）判断该通道时间信息帧的1PPS抖动值是否满足门限值，若满足则触发通道切换，随后执行步骤（12）；若不满足，则回到步骤（10）。

（12）组定时消息帧并发送给下游时钟守时设备。

（13）组守时命令消息帧并发送给下游时钟守时设备。

其中，步骤（8）和步骤（11）的通道切换操作需要结合之前的预切换状态，若预切换已经执行，则触发通道切换；若预切换未执行，则执行通道保持。

步骤（8）和步骤（11）的1PPS抖动值需要结合系统实际情况进行合理设置。

步骤（12）发送定时消息，即时间状态帧和时间消息帧，可以采用自定义格式，最大程度缩短发包长度，只要和定时单元约定好即可，定时单元在给下游设备发送消息时可以恢复成标准的时间帧格式。

本方法最终输出的消息可用作告警消息，用于系统的故障监视或状态监控。具体来说，当发送消息为“守时命令”时，该消息可作为告警生成；当发送消息为“定时消息”时，该消息可作为告警清除。

Claims

1.一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时方法，其特征在于，包括如下步骤：

（9）输出定时消息；

（10）输出守时命令消息。

2.一种TDMA体制卫星通信系统高可靠定时装置，其特征在于，包括时间信息接收缓存模块、时间状态帧处理模块、可用时钟集合、时间信息帧处理模块、时钟选路模块、通道切换保持模块和时间信息帧输出模块；其中：

时钟选路模块用于对可用时钟集合进行遍历；