RU155966U1 - Сервер единого времени - Google Patents

Abstract

Сервер единого времени, содержащий приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль, осуществляющий обработку принимаемых антенной данных и выдающий информацию о текущем времени UTC, микроконтроллер, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий последовательный временной код, стартовый бит которого синхронизирован с всемирным координированным временем UTC, кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, системные часы, хранящие системное время, WatchDog-таймер, перезапускающий микроконтроллер в случае полного "повисания" рабочей программы, преобразователь напряжения, осуществляющий преобразование напряжения внешнего питания в напряжение питания функциональных узлов устройства, узлы интерфейсные, осуществляющие передачу последовательного временного кода, отличающийся тем, что дополнительно содержит формирователь уникального 64-битного серийного номера устройства, который по интерфейсу IC считывается микроконтроллером и передается пользователю через выбранный интерфейсный узел в качестве идентификационного номера устройства, позволяющего отличать подлинное устройство от поддельного устройства.

Description

Заявленное техническое решение относится к области систем синхронизации времени, обеспечивающих точное единое время абонентов сети по эталонной шкале времени UTC (SU) и может применяться в автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП), системах телемеханики, системах коммерческого учета энергоресурсов в качестве средства обеспечения точного единого времени.

Известно устройство синхронизации времени УСВ-3, включающее антенный блок со встроенной пассивной антенной в полусферическом корпусе наружного исполнения и блок питания с блоком интерфейсов (БПИ) с возможностью установки на DIN-рейку, содержащий компоненты гальванической развязки и преобразователи интерфейсов RS-232 COM1 и COM2 с узлом индикации состояния. Антенный блок предназначен для приема спутниковых сигналов ГЛОНАСС/GPS, определение всеобщего скоординированного времени UTC (SU) или UTC (USNO) и выдачи его в порты связи COM1 и COM2 на БПИ. (см. www.sicon.ru).

Известен радиосервер единого времени РСТВ-01, включающий магнитную антенну, блок приемника с декодером и формирователями сигналов, универсальный процессорный модуль. Антенна используется для приема спутниковых сигналов ГЛОНАСС/GPS. Радиосервер РСТВ-01-01 работает под управлением высокопроизводительного RISC процессора, имеет встроенные часы реального времени, поддерживает механизм автоматического включения резервного питания. На специальном выходе РСТВ-01-01 формируется последовательность секундных импульсов, синхронизированных метками шкалы времени UTC. Информация о времени принимается от спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS и передается через порты изделия на устройства, включенные в информационно-измерительную систему. При передаче через порт Ethernet используется протокол NTP, передача через порты RS-232 и RS-422-1, RS-422-2 выполняется в формате пакета GPRMS. Изделие функционирует под управлением системного и прикладного ПО. Конструктивно аппаратный блок выполнен в корпусе с возможностью установки на DIN-рельс. (см. RSTV-01-01_UserManual. http://glonass-time.ru).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является известное устройство синхронизации времени, выполненное в корпусе, содержащем приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль, осуществляющий обработку, принимаемых антенной, данных и выдающий информацию о местоположении и времени, формирующий импульс PPS, синхронизированный с всемирным координированным временем UTC, микроконтроллер, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий последовательный временной код, стартовый бит начала которого, синхронизирован с всемирным координированным временем UTC, кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, преобразователь напряжения, осуществляющий преобразование напряжения внешнего питания в напряжение питания функциональных узлов устройства, узел интерфейсный, осуществляющий передачу импульса PPC или последовательного временного кода, узел внутреннего обогрева с датчиком температуры, осуществляющий регулируемый нагрев устройства при снижении температуры, измеренной датчиком температуры, ниже предела рабочей температуры радиоэлементов, составляющих устройство. (Патент на полезную модель RU 106005, МПК G04C 11/00, опубл. 27.06.2011, бюл. 18) (прототип).

Недостатком известных устройств является отсутствие в их составе технических средств защиты значений координат и времени, передаваемых пользователю, от умышленной фальсификации путем подмены подлинного устройства его подделкой, что может снижать достоверность полученных данных и ограничивать применение таких устройств на особо ответственных объектах, например, в системах контроля доступа на охраняемые объекты или в системах противоаварийных защит взрывоопасных объектов.

Задача, на решение которой направлено создание заявленной полезной модели, заключается в повышении достоверности информации, получаемой от устройства.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что сервер единого времени, содержащий приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль, осуществляющий обработку, принимаемых антенной, данных и выдающий информацию о текущем времени UTC, микроконтроллер, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий последовательный временной код, стартовый бит которого синхронизирован с всемирным координированным временем UTC, кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, системные часы, хранящие системное время, WatchDog-таймер, перезапускающий микроконтроллер в случае полного «повисания» рабочей программы, преобразователь напряжения, осуществляющий преобразование напряжения внешнего питания в напряжение питания функциональных узлов устройства, узлы интерфейсные, осуществляющие передачу последовательного временного кода, дополнительно содержит формирователь уникального 64-битного серийного номера устройства, который по интерфейсу I²C считывается микроконтроллером и передается в информационно-измерительную систему пользователя через выбранный интерфейсный узел в качестве идентификационного номера устройства, позволяющего отличать подлинное устройство от поддельного.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение достоверности информации, получаемой от устройства, путем ее защиты от умышленной фальсификации за счет установки блока формирования уникального 64-битного серийного номера прибора.

Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, где представлена функциональная схема полезной модели.

Сервер единого времени конструктивно состоит из герметичного корпуса антенны 1, содержащего приемную антенну 2 и приемный модуль 3, корпуса электронного блока 4 с возможностью установки на DIN-рейку, содержащего микроконтроллер 5, кварцевый генератор 6, преобразователь напряжения 7, узлы интерфейсные 8-13, WatchDog-таймер 14, системные часы 15 и формирователь серийного номера устройства 16.

Сервер единого времени работает следующим образом.

Радиосигнал со спутников ГЛОНАСС и/или GPS принимается и усиливается приемной антенной 2 и передается в приемный модуль 3, который по информации, содержащейся в принимаемом сигнале, определяет время UTC, и через узел интерфейсный 8 (интерфейс RS-422) передает его в микроконтроллер 5, который осуществляет обработку этих данных, корректирует время в системных часах 15 и выдает последовательный временной код через гальванически изолированный узел интерфейсный 9 или 10 в систему пользователя, выбор интерфейса зависит от, записанной в микроконтроллер 5, конфигурации. Тактирование микроконтроллера осуществляется от кварцевого генератора 6. Преобразователь напряжения 7 преобразует напряжение внешнего питания в напряжения питания функциональных узлов устройства. WatchDog-таймер 14 перезапускает микроконтроллер в случае аварийного сбоя программы, например, из-за разрядов атмосферного электричества. Интерфейсные узлы 11 и 12 используются для настройки и диагностики работы сервера единого времени с другого компьютера. Интерфейсный узел 13 реализует однопроводный интерфейс OneWire, который может использоваться для подключения к серверу единого времени, например, систем контроля доступа на охраняемые объекты, систем противоаварийных защит взрывоопасных объектов, для которых важна достоверность регистрации событий во времени. Для повышения достоверности данных о текущем времени в сервер введен формирователь уникального 64-битного серийного номера устройства 16, который считывается микроконтроллером 5 (преимущественно, при включении устройства) по интерфейсу I²C и передается в систему пользователя в качестве идентификационного номера устройства, и далее используется для обнаружения попытки подмены подлинного устройства поддельным с целью фальсификации данных о текущем времени. Физически формирователь 16 реализован в виде специализированной микросхемы, в постоянную память (ROM) которой на заводе-изготовителе лазерным лучом вписывается уникальный 48-битный серийный номер устройства, 8-битный код семейства микросхемы и 8-битный код CRC, служащий для проверки целости серийного номера в памяти ROM.

Предлагаемый сервер единого времени может быть практически реализован с использованием материалов и комплектующих изделий различных изготовителей. Как вариант, в качестве активной антенны можно использовать изделие CH 58311, выпускаемое ЗАО «Конструкторское бюро навигационных систем» («КБ НАВИС»), имеющее герметичный корпус со встроенной приемной антенной и электронным приемным модулем, обрабатывающем сигналы ГЛОНАСС и/или GPS и передающем информацию через интерфейсный блок RS-422, выполненный на двух микросхемах MAX13487EESA, в микроконтроллер типа AT91SAM9G20 фирмы Atmel, который тактируется генератором на кварцевом резонаторе типа HC-49U/S-18.432 MHz. По полученным данным микроконтроллер корректирует системные часы, которые можно выполнить на микросхеме DS1338Z-33 фирмы Maxim.

Интерфейсные блоки интерфейсов RS-485 и RS-232 могут быть реализованы на микросхемах MAX13487EESA и MAX3243ECDBR, соответственно, а гальваническая развязка в этих интерфейсах может быть выполнена на оптронах ISO7221ADR. Сетевой интерфейс Ethernet можно построить на базе микросхемы KSZ8721CL. Интерфейс USB физически интегрирован в микроконтроллер AT91SAM9G20. Интерфейсный блок One Wire может быть реализован на микросхеме DS2482S-100.

WatchDog-таймер физически интегрирован в микроконтроллер AT91SAM9G20.

В качестве узла формирования серийного номера устройства можно использовать микросхему DS28CM00R фирмы Maxim.

Преобразователь напряжения питания можно построить на базе выпрямителя типа B8S, импульсного преобразователя UCC28600DR с трансформатором и импульсного преобразователя TPS5430DDAR с двумя стабилизаторами типа LM1117.

Claims (1)

1. Сервер единого времени, содержащий приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль, осуществляющий обработку принимаемых антенной данных и выдающий информацию о текущем времени UTC, микроконтроллер, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий последовательный временной код, стартовый бит которого синхронизирован с всемирным координированным временем UTC, кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, системные часы, хранящие системное время, WatchDog-таймер, перезапускающий микроконтроллер в случае полного "повисания" рабочей программы, преобразователь напряжения, осуществляющий преобразование напряжения внешнего питания в напряжение питания функциональных узлов устройства, узлы интерфейсные, осуществляющие передачу последовательного временного кода, отличающийся тем, что дополнительно содержит формирователь уникального 64-битного серийного номера устройства, который по интерфейсу I²C считывается микроконтроллером и передается пользователю через выбранный интерфейсный узел в качестве идентификационного номера устройства, позволяющего отличать подлинное устройство от поддельного устройства.

   

Images