CN201422104Y - 一种用于实时数据采集的卫星时钟板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于实时数据采集的卫星时钟板，包括时钟信号接收模块、秒脉冲模块、分频器模块、断电守时模块和采样信号输出模块，所述的时钟信号接收模块与秒脉冲模块、分频器模块及断电守时模块连接，所述的秒脉冲模块及分频器模块与采样信号输出模块连接，所述的时钟信号接收模块与采样信号输出模块连接。与现有技术相比，本实用新型的优点包括：实现了时钟同步信号到采样基准信号的同步转换；接收多种标准时间信号；实现同步信号对采样基准信号的不间断校准；实现三重时间信号冗余备份。

Description

一种用于实时数据采集的卫星时钟板

技术领域

本实用新型涉及一种可以将标准时间信号转换为所需采样基准信号，并具有自守时功能的卫星时钟板，属于工业控制领域，尤其涉及一种用于实时数据采集的卫星时钟板。

背景技术

随着工业技术的飞速发展，数据采集的应用越来越广，复杂系统内各个设备的数据采集要求同步性越来越高。采样标准信号的任何误差都有可能导致数据统计的错误，并造成巨大的经济损失。卫星时钟信号作为标准的时间信号，在工业中已经得到普遍应用。但卫星时钟输出的标准信号无法直接应用到数据采集系统中。而数据采集设备利用自身的晶振所产生的采样信号其同步性及精度无法满足系统对采样精度越来越高的需求。

经文献检索申请号200610109049.6的发明专利“用于补偿用作采样频率的本地时钟的漂移的装置和方法”，该发明涉及用于数据采集的装置及方法，包括一个模拟/数字转换器，用于根据一个本地时钟提供的一个不完全采样频率来对传感器采集的数据进行采样，生成采样定时数据E[k]的一个序列、一个时间标记模块，用于根据一个通用时间UTC(t)来确定采样时刻，以测量本地时钟的频率误差、一个再采样模块(400)，用于校正采样定时数据E[k]。申请号为200810170010.4的发明专利“估计及补偿采样时钟偏移的装置与方法”设计了一种估计及补偿采样时钟偏移(SCO)的装置与方法，具有较低的复杂度与较强的抗干扰能力。该装置包括：定时调整模块，前移或后移已传输OFDM符号的符号定时；离散傅立叶变换(DFT)处理器，对定时调整模块的输出进行离散傅立叶变换；信道估计器，基于DFT处理器输出中的信道估计序列进行信道频率响应(CFR)估计；SCO相位旋转器，接收DFT处理器输出的帧头及净荷并对其OFDM符号执行相移；SCO估计单元，根据SCO相位旋转器的导频子载波相关输出以及来自信道估计器的CFR估计进行SCO估计；以及SCO补偿分配单元，将SCO估计划分为整数部分与小数部分，然后将该整数部分与小数部分分别分配给定时调整模块与SCO相位旋转器。这两个专利分别公开了对产生采样基准信号的本地时钟进行补偿的方法，但这种补偿都是基于本地时钟，其精度受本地时钟的局限。对于如何利用卫星时钟信号产生采集标准信号，目前国内外无相关文献介绍及产品出现。

当前国内外电力、通信及其他行业对数据采集的需求日益增多，而对于复杂系统内部的各个设备的数据采集需要采集时间的一致性要求也越来越严格。但各系统设备采集标准信号均基于设备本地时钟，直接影响自动化设备的正常运行及数据记录；同时卫星时钟的高速发展及其在各个领域应用的不断深入，对基于卫星时钟信号的采样基准信号的需求日益迫切。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种先进可靠的用于实时数据采集的卫星时钟板。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于实时数据采集的卫星时钟板，其特征在于，包括时钟信号接收模块、秒脉冲模块、分频器模块、断电守时模块和采样信号输出模块，所述的时钟信号接收模块与秒脉冲模块、分频器模块及断电守时模块连接，所述的秒脉冲模块及分频器模块与采样信号输出模块连接，所述的时钟信号接收模块与采样信号输出模块连接。

所述的时钟信号接收模块包括B码捕获子模块、串口接收子模块、分脉冲捕获子模块。

所述的B码捕获子模块是接收IRIG-B码信息的模块。

所述的秒脉冲模块是能直接从IRIG-B码提取秒脉冲的模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：

(1)实现了时钟同步信号到采样基准信号的同步转换；

(2)接收多种标准时间信号；

(3)实现同步信号对采样基准信号的不间断校准；

(4)实现三重时间信号冗余备份。

附图说明

图1是本实用新型一种用于实时数据采集的卫星时钟板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

IRIG(Inter-Range Instrumention Group)是靶场间测量组的缩写，它是美国靶场司令委员会(RCC。Range Commanders Council)的下属机构。IRIG的职责有负责靶场间的信息交换、制定标准等。

IRIG-B为IRIG委员会的B标准，是专为时钟的传输制定的时钟码。国外进口装置时常使用该信号输入方式。每秒输出一帧按秒、分、时、日期的顺序排列的时间信息。IRIG-B信号有直流偏置(TTL)电平、1KHz正弦调制信号、RS422电平方式、RS232电平方式四种形式。

如图1所示，为用于实时数据采集的卫星时钟板的结构示意图，所述的用于实时数据采集的卫星时钟板，包括时钟信号接收模块1、秒脉冲模块2、分频器模块3、断电守时模块4和采样信号输出模块5，时钟信号接收模块1与外部卫星时钟设备相连，另一端与秒脉冲模块2、分频器模块3及断电守时模块4相连，秒脉冲模块2及分频器模块3与采样信号输出模块5相连。

时钟板输入IRIG-B码时，时钟信号接收模块1捕获后获得标准时间数据，秒脉冲模块2利用IRIG-B码前沿获取同步秒脉冲；分频器模块3利用标准秒脉冲获得所需采样基准信号，经采样信号输出模块5输出；

时钟板输入分脉冲时，时钟信号接收模块1捕获后获得标准分脉冲，并在分脉冲之间产生秒脉冲送入秒脉冲模块2及分频器模块3，分频器模块3利用秒脉冲获得所需采样基准信号，经采样信号输出模块5输出；

时钟板输入串行时间报文时，时钟信号接收模块1捕获后获得标准时间数据，并根据串行报文的固有延时进行智能补偿，产生标准秒脉冲送入秒脉冲模块2及分频器模块3，分频器模块3利用标准秒脉冲获得所需采样基准信号，经采样信号输出模块5输出；

时钟信号接收模块1具有精准自守时功能，在无外部时间信号输入时，提供内部标准时间输出；并在外部信号输入时自动切换至外部同步时间报文输出；

断电自守时模块4在时钟板接收外部时间信号时进行校时，并在接收板断电后进行自守时。在接收板重新上电后提供较为精准的时间信号；

采样信号输出模块5根据采样设备所需输出秒脉冲，串行时间报文，分脉冲及各种频率的采样基准信号。

本实用新型实现三重时间信号(卫星时钟同步信号、系统自守时及断电自守时)冗余备份。当接收外部时钟同步信号输入时(IRIG-B码或分脉冲信号)，时钟板将外部同步信号作为基准，在两次同步信号间隔内利用分频器产生所需采样基准信号，并利用同步信号进行校准间隔内系统自守时产生的误差，从而消除本地时钟的累计误差；当接收串行报文时，接收板根据串行报文头的固有误差进行智能补偿，自行产生秒脉冲，并利用分频器模块产生采样基准信号。

当外部无卫星时钟信号输入时，系统利用内部高精度晶振进行自守时，产生秒脉冲，并利用分频器产生所需采样基准信号。

断电自守时模块在系统接收同步信号时进行校准，当系统断电后能进行断电自守时，并在系统重新启动时获得较为精确的本地时间，并产生所需采样基准信号。

Claims (4)

1.一种用于实时数据采集的卫星时钟板，其特征在于，包括时钟信号接收模块、秒脉冲模块、分频器模块、断电守时模块和采样信号输出模块，所述的时钟信号接收模块与秒脉冲模块、分频器模块及断电守时模块连接，所述的秒脉冲模块及分频器模块与采样信号输出模块连接，所述的时钟信号接收模块与采样信号输出模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于实时数据采集的卫星时钟板，其特征在于，所述的时钟信号接收模块包括B码捕获子模块、串口接收子模块、分脉冲捕获子模块。

3.根据权利要求2所述的一种用于实时数据采集的卫星时钟板，其特征在于，所述的B码捕获子模块是接收IRIG-B码信息的模块。

4.根据权利要求1所述的一种用于实时数据采集的卫星时钟板，其特征在于，所述的秒脉冲模块是能直接从IRIG-B码提取秒脉冲的模块。

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