Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических системах единого времени и в системах радионавигации для синхронизации шкал времени пространственно-разнесенных часов. The invention relates to radio engineering and can be used in radio engineering systems of a single time and in radio navigation systems for synchronizing time scales of spatially separated hours.
Цель изобретения - сохранение точности синхронизации ведущих и удаленных часов при нарушении работы центральных часов. The purpose of the invention is the preservation of the accuracy of synchronization of the leading and remote watches in case of a malfunction of the central clock.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для синхронизации часов по радиоканалу; на фиг. 2 - временные диаграммы формирования шкал времени на отдельных часах и их синхронизации в устройстве; на фиг. 3 - структурная схема центральных и дополнительных центральных часов; на фиг. 4 - структурная схема ведущих часов; на фиг. 5 -- структурная схема удаленных часов. In FIG. 1 is a structural diagram of a device for synchronizing clocks over a radio channel; in FIG. 2 - time diagrams of the formation of time scales on individual watches and their synchronization in the device; in FIG. 3 is a structural diagram of a central and additional central clock; in FIG. 4 is a structural diagram of a leading watch; in FIG. 5 is a structural diagram of a remote watch.
Устройство для синхронизации часов по радиоканалу содержит первые центральные часы I1 и вторые центральные часы I2, n ведущих часов 21...2n, m удаленных часов 31. ..3m, эталонов 4 времени и частоты и транспортируемые часы 5.A device for synchronizing clocks over a radio channel comprises the first central clock I 1 and the second central clock I 2 , n of the leading clock 2 1 ... 2 n , m of the remote clock 3 1 . ..3 m , standards 4 time and frequency and transported hours 5.
В состав первых и вторых центральных часов 11 и 12 входят формирователь 6 опорного сигнала, фазовращатель 7, делитель 8 частоты, счетчик 9 импульсов, радиоприемник 10, регистратор 11 временного параметра, блок 12 ввода координат, блок 13 определения расстояния, блок 14 определения времени распространения сигнала, блок 15 определения поправки шкалы времени, сумматор 16, коммутатор 17, блок 18 сравнения фаз, блок 19 подстройки частоты, блок 20 прогнозирования и формирователь 21 команд управления. В состав каждых n ведущих часов 21...2n входят формирователь 22 опорного сигнала, делитель 23 частоты, формирователь 24 частотно-стабилизированного сигнала, радиопередатчик 25, формирователя 26 импульсного сигнала времени, формирователь 27 сигнала поправки шкалы времени. В состав каждых m удаленных часов входят формирователь 28 опорного сигнала, фазовращатель 29, делитель 30, частоты, счетчик 31 импульсов, радиоприемник 32, регистратор 33 временного параметра, дешифратор 34, блок 35 ввода поправки, блок 36 памяти, блок 37, блок 38 ввода координат, формирователь 39 команд управления.The first and second central clocks 1 1 and 1 2 include a reference signal driver 6, a phase shifter 7, a frequency divider 8, a pulse counter 9, a radio receiver 10, a time parameter recorder 11, a coordinate input unit 12, a distance determination unit 13, a determination unit 14 the propagation time of the signal, the block 15 determine the amendments to the time scale, the adder 16, the switch 17, the block 18 comparing the phases, the block 19 frequency adjustment, the block 20 prediction and the shaper 21 of the control commands. Each n leading clock 2 1 ... 2 n includes a reference signal driver 22, a frequency divider 23, a frequency-stabilized signal generator 24, a radio transmitter 25, a pulse signal generator 27, and a time scale correction signal generator 27. Each m remote hours includes a reference signal generator 28, a phase shifter 29, a frequency divider 30, a pulse counter 31, a radio receiver 32, a time parameter recorder 33, a decoder 34, an correction input unit 35, a memory unit 36, a unit 37, an input unit 38 coordinates, shaper 39 control commands.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При выключении устройства одни центральные часы, например первые центральные часы 11, принимаются за основные центральные часы, а другие, например вторые центральные часы 12, - за резервные центральные часы. Для этого на шестой вход блока 20 центральных и дополнительных центральных часов 11 и 12 подается сигнал соответствующего признака режима работы "Основные центральные часы" и "Резервные центральные часы", например, оператором с пульта управления.When the device is turned off, some central clock, for example, the first central clock 1 1 , is taken as the main central clock, and others, for example, the second central clock 1 2 , are taken for the backup central clock. For this, the sixth input of the block 20 of the central and additional central clocks 1 1 and 1 2 is supplied with a signal of the corresponding mode of operation “Main central clock” and “Standby central clock”, for example, by an operator from the control panel.
После включения первых и вторых центральных часов 11 и 12формирователь 6 начинает формировать опорный частотно-стабилизированный сигнал, который через фазовращатель 7 подается на вход делителя 8, второй вход регистратора 11 и вход блока 18. Делитель 8 формирует опорный импульсный сигнал времени, например секундную метку времени, который с его выхода поступает на вход счетчика 9, и сигнал значения текущего времени ti в виде, например, последовательного двоично-десятичного кода в структуре секунды-минуты-часы-сутки, который с его выхода поступает на вход блока 20. Начальная установка значения текущего времени в делителе 8 осуществляется, например, оператором по сигналам проверки времени, передаваемым через сеть звукового вещания.After the first and second central clocks 1 1 and 1 2 are turned on, driver 6 starts generating a reference frequency-stabilized signal, which is fed through a phase shifter 7 to the input of the divider 8, the second input of the recorder 11 and the input of block 18. The divider 8 generates a reference pulse time signal, for example momentary time stamp, which with its output to the input of the counter 9, and the current time value of the signal t i as, for example, serial BCD in the structure of a second-minute-day clock, which has its output proceeding in ie the input unit 20. The initial setting value of the current time in the divider 8 is carried out, for example, by checking the time the operator signals transmitted through the audio broadcasting network.
Затем в момент времени t1 проводится первый сеанс синхронизации ШВ центральных часов 11 относительно эталона 4. Для этого транспортируемые часы 5, сведенные с эталоном, доставляются на первые центральные часы 11. На первых центральных часах 11 транспортируемые часы 5 подключаются к входу блока 18, на вход которого поступает через фазовращатель 7 частотно-стабилизированный сигнал с выхода формирователя 6. Результат сравнения фаз сигналов, соответствующий расхождению ШВ первых центральных часов 11 относительно эталона 4 ΔТ(t1) с выхода блока 18 передается на вход блока 19 и вход блока 20. В блоке 19 расхождения ШВ ΔТ(t1) преобразуется в сигнал коррекции, поступающий на вход фазовращателя 7, осуществляя изменение фазы формируемого формирователем 6 опорного частотно-стабилизированного сигнала. Тем самым обеспечивается синхронизация первых центральных часов 11 относительно эталона 4 (см. фиг. 2, эпюра а).Then, at time t 1 , the first synchronization session of the central clock 1 1 relative to the reference 4 is carried out. For this, the transported watch 5, brought together with the reference, is delivered to the first central watch 1 1 . At the first central clock 1 1, the transported clock 5 is connected to the input of block 18, the input of which is supplied through a phase shifter 7 with a frequency-stabilized signal from the output of the driver 6. The result of a comparison of the phases of the signals corresponding to the divergence of the first central clock 1 1 relative to the reference 4 ΔТ (t 1 ) from the output of block 18 is transmitted to the input of block 19 and the input of block 20. In block 19, the divergence of ШВ ΔТ (t 1 ) is converted into a correction signal supplied to the input of the phase shifter 7, by changing the phase of the reference frequency-stabilized signal generated by the former 6. This ensures the synchronization of the first central clock 1 1 relative to the reference 4 (see Fig. 2, plot a).
По команде из формирователя 21 в блоке 20 первых центральных часов 11 значение момента времени t1 по сигналу текущего времени с выхода делителя 8 и значение расхождения ШВ ΔТ(t1) по сигналу с выхода блока 18 фиксируются, а затем передаются по двусторонней линии связи на вторые центральные часы 12. В соответствии с алгоритмом работы в блоке 20 расчет параметров модели ухода ШВ основных центральных часов при этом не производится и значения параметров принимаются равными нулю.On command from the shaper 21 in block 20 of the first central clock 1 1, the value of time t 1 by the signal of the current time from the output of the divider 8 and the value of the divergence of ШВ ΔТ (t 1 ) by the signal from the output of block 18 are fixed, and then transmitted on a two-way communication line to the second central clock 1 2 . In accordance with the algorithm of operation in block 20, the calculation of the parameters of the model for leaving the BC of the main central clock is not performed and the parameter values are taken equal to zero.
На вторых центральных часах 12 сигналы значений момента времени t1и расхождения ШВ ΔТ(t1) в блоке 20 также фиксируются. При этом расчет параметров модели ухода ШВ первых центральных часов также не производится и значения параметров принимаются равными нулю.On the second central clock 1 2 signals of the values of time t 1 and the discrepancy ШВ ΔТ (t 1 ) in block 20 are also fixed. At the same time, the calculation of the parameters of the BW departure model of the first central clock is also not performed and the parameter values are taken equal to zero.
Одновременно в момент времени t1 проводится первый сеанс взаимной привязки ШВ первых центральных часов 11 и вторых центральных часов 12путем одновременного приема сигналов одних из ведущих часов, например 2i.At the same time, at the time t 1 , the first session of the CV jointing of the first central clock 1 1 and the second central clock 1 2 is carried out by simultaneously receiving signals from one of the leading clocks, for example, 2 i .
На каждых n ведущих часах, например 2i, установленных, например, на искусственных спутниках Земли (ИСЗ), формирователь 22 формирует частотно-стабилизированный сигнал, который поступает в делитель 23. С выхода делителя 23 этот частотно-стабилизированный сигнал через формирователь 24 передается на вход радиопередатчика 25. С выхода делителя 23 сформированный импульсный сигнал времени, например секундная метка времени, поступает на вход формирователя 26, с выхода которого в виде импульса нормированной длительности передается на вход радиопередатчика 25 и вход формирователя 27. Так как в формирователе 27 в этот момент времени информация отсутствует, то на его выходе присутствует нулевой сигнал, поступающий на вход радиопередатчика 25. С выхода радиопередатчика 25 выходной сигнал, несущий информацию о частотно-стабилизированном сигнале и импульсном сигнале времени, поступает в передающую антенну и излучается.For every n leading hours, for example 2 i , installed, for example, on artificial Earth satellites (AES), the driver 22 generates a frequency-stabilized signal, which is fed to the divider 23. From the output of the divider 23, this frequency-stabilized signal through the former 24 is transmitted to the input of the radio transmitter 25. From the output of the divider 23, the generated pulse time signal, for example a second time stamp, is fed to the input of the former 26, from the output of which is transmitted to the input of the radio transmitter in the form of a pulse of normalized duration 25 and the input of the shaper 27. Since there is no information in the shaper 27 at this point in time, there is a zero signal output at the input of the radio transmitter 25. From the output of the radio transmitter 25, an output signal carrying information about a frequency-stabilized signal and a pulse signal time, enters the transmitting antenna and is radiated.
На первых центральных часах 11 и вторых центральных часах 12 по команде из формирователя 21 радиоприемник 10 настраивается на частоту излучения ведущих часов 2i и осуществляет прием сигнала. С выхода радиоприемника 10 выделенный частотно-стабилизированный сигнал поступает на вход регистратора 11, а выделенный импульсный сигнал времени с выхода - на третий вход счетчика 9. По команде из формирователя 21 в счетчике 9 производится его установка в исходном состоянии, а затем измерение расхождения между принятым импульсным сигналом времени, поступающим с выхода радиоприемника 10 и опорным импульсным сигналом времени, поступающим с выхода делителя 8. При этом в качестве счетных импульсов используются тактовые импульсы, поступающие на вход счетчика 9 импульсов с выхода формирователя 6. С выхода счетчика 9 импульсов, сигнал грубого отсчета расхождения ШВ ведущих часов 2i относительно первых центральных часов 11 или вторых центральных часов 12 передается на вход регистратора 11.At the first central clock 1 1 and the second central clock 1 2 at the command of the shaper 21, the radio 10 is tuned to the radiation frequency of the leading clock 2 i and receives a signal. From the output of the radio 10, the selected frequency-stabilized signal is fed to the input of the recorder 11, and the selected pulse time signal from the output is sent to the third input of the counter 9. Upon command from the driver 21, the counter 9 is installed in the initial state, and then the difference between the received a pulse time signal coming from the output of the radio 10 and a reference pulse time signal coming from the output of the divider 8. In this case, the clock pulses applied to the counting pulses the input of the counter 9 pulses from the output of the shaper 6. From the output of the counter 9 pulses, the signal is a rough readout of the discrepancy between the leading clock hours 2 i relative to the first central clock 1 1 or the second central clock 1 2 is transmitted to the input of the recorder 11.
По команде из формирователя 21 в регистраторе 11 производится измерение расхождения между фазами принятого частотно-стабилизированного сигнала, поступающего на вход регистратора с выхода радиоприемника 10, и опорного частотно-стабилизированного сигнала, поступающего на вход регистратора с выхода формирователя 6 через фазовращатель 7. При этом в качестве счетных импульсов используются тактовые импульсы, поступающие на вход регистратора 11 с выхода формирователя 6. At the command of the shaper 21 in the registrar 11, the difference between the phases of the received frequency-stabilized signal supplied to the recorder input from the output of the radio receiver 10 and the reference frequency-stabilized signal supplied to the recorder input from the output of the shaper 6 through phase shifter 7 are measured. the quality of the counting pulses are clock pulses supplied to the input of the recorder 11 from the output of the shaper 6.
Точный отсчет расхождения ШВ ведущих часов 2i относительно первых центральных часов 11 или вторых центральных часов 12 суммируется с результатом грубого отсчета, поступающим на вход регистратора 11 с выхода счетчика 9. Полученный в результате суммирования этих отсчетов сигнал значения измеренного расхождения ШВ ведущих часов 2i относительно первых центральных часов 11 или вторых центральных часов 12- - (t1) c выхода регистратора 11 передается в блок 15.The exact readout of the divergence of the BC of the driving clock 2 i relative to the first central clock 1 1 or the second central clock 1 2 is summed up with the result of the coarse reference received at the input of the recorder 11 from the output of the counter 9. The signal of the value of the measured divergence of the BC of the leading clock 2 i relative to the first central clock 1 1 or the second central clock 1 2 - - (t 1 ) from the output of the recorder 11 is transmitted to block 15.
Затем по команде из формирователя 21 с выхода блока 12 сигнал значения координат ведущих часов 2i и первых центральных часов 11 или вторых центральных часов 12, введенных в блок предварительно, например, оператором с пульта управления, передается в блок 13. На основании этих значений в блоке 13 рассчитывается длина трассы распространения сигнала от ведущих часов 2i до первых центральных часов 11 D или вторых центральных часов 12 D. В случае установки ведущих часов на ИСЗ длина трассы распространения сигнала определяется по формуле:
D= (I)
где Х2i, Y1i, Z2i - координаты ведущих часов 2i. X,Y, Z - координаты первых центральных часов 11 или вторых центральных часов 12. С выхода блока 13 сигнал значения расстояния Dпередается в блок 14. В блоке 14 полученное значение D путем деления на значение скорости распространения сигналов, хранимое в блоке в виде константы, преобразуется в значение времени распространения сигнала от ведущих часов 2i до первых центральных часов 11 или вторых центральных часов 12: = D/C. С выхода блока 14 сигнал значения времени распространения передается в блок 15, где вычитается из значения измеренного расхождения ШВ ведущих часов 2i до первых центральных часов 11 или вторых центральных часов 12 (t1) поступающего с выхода регистратора 11, и определяется значение истинного расхождения шкал времени: ΔT(t1) = (t1) -
По команде из формирователя 21 с первого выхода блока 15 сигнала значения истинного расхождения шкал времени ΔT поступает на вход сумматора 16, а с выхода - на вход регистратора 11, где регистрируется и передается в блок 20. По этой же команде из формирователя 21 в блоке 20 первых центральных часов 11 значения момента времени t1 по сигналу текущего времени с выхода делителя 8 и истинного расхождения ШВ ведущих часов 2i относительно первых центральных часов 11ΔT(t1) по сигналу с выхода регистратора 11 фиксируются, а затем передаются по двусторонней линии связи на вторые центральные часы 12. На вторых центральных часах 12 сигналы значений момента времени t1 и истинного расхождения шкал времени ΔТ(t1), переданные с центральных часов 11, и значений момента времени t1 по сигналу текущего времени с выхода делителя 8 и истинного расхождения ШВ ведущих часов 2iотносительно вторых центральных часов 12 ΔТ(t1) по сигналу с выхода регистратора 11 также фиксируются. Затем в соответствии с алгоритмом работы в блоке 20 определяется значение взаимного расхождения ШВ основных и резервных центральных часов в первом сеансе взаимной привязки: ΔТ(t1)= ΔТ(t1)-ΔТ(t1) , которое также фиксируется. При этом в блоках 20 первых и вторых центральных часов 11 и 12 расчет параметров модели взаимного расхождения ШВ не производится и значения параметров принимаются равными нулю. На выходе блока 20 первых и вторых центральных часов 11 и 12 сохраняется нулевой сигнал, который поступает на вход сумматора 16. Поэтому сигнал истинного значения расхождения ШВ ведущих часов 2i относительно первых центральных часов 11или вторых центральных часов 12 ΔТ(t1), поступивший на вход сумматора с выхода блока 15, проходит непосредственно на выход сумматора и далее в коммутатор 17. Но так как последующая команда из формирователя 21 на коммутатор 17 не подается, то сигнал значения расхождения ШВ ведущих часов ΔТ(t1) на выход коммутатора не передается.Then, on a command from the shaper 21 from the output of block 12, the signal of the coordinate value of the leading clock 2 i and the first central clock 11 or the second central clock 1 2 previously entered into the block, for example, by an operator from the control panel, is transmitted to block 13. Based on these values in block 13, the signal propagation path length is calculated from the leading clock 2 i to the first central clock 1 1 D or second central clock 1 2 D . In the case of installing the leading clock on the satellite, the length of the signal propagation path is determined by the formula:
D = (I)
where X 2i , Y 1i , Z 2i - coordinates of the leading clock 2 i . X , Y Z - the coordinates of the first central clock 1 1 or the second central clock 1 2 . From the output of block 13, the signal of the distance value D passed to block 14. In block 14, the received value of D by dividing by the value of the propagation speed of the signals stored in the block as a constant, it is converted into the value of the propagation time of the signal from the leading clock 2 i to the first central clock 1 1 or the second central clock 1 2 : = D / C. From the output of block 14 signal propagation time is transmitted to block 15, where it is subtracted from the value of the measured discrepancy between the leading hours 2 i to the first central clock 1 1 or the second central clock 1 2 (t 1 ) coming from the output of the recorder 11, and the true discrepancy of the time scales is determined: ΔT (t 1 ) = (t 1 ) -
On command from the shaper 21 from the first output of the signal block 15, the values of the true discrepancy of the time scales ΔT arrives at the input of the adder 16, and from the output to the input of the registrar 11, where it is registered and transmitted to block 20. By the same command from the shaper 21 in block 20 of the first central clock 1 1 the value of time t 1 according to the current time signal from the output of the divider 8 and the true discrepancy between the leading clock hours 2 i relative to the first central clock 1 1 ΔT (t 1 ) by the signal from the output of the recorder 11 are fixed, and then transmitted on a two-way communication line to the second central clock 1 2 . On the second central clock 1 2 signals of the values of time t 1 and the true discrepancy of the time scales ΔT (t 1 ) transmitted from the central clock 1 1 , and the values of the time t 1 by the current time signal from the output of the divider 8 and the true discrepancy of the BC of the leading clock 2 i relative to the second central clock 1 2 ΔТ (t 1 ) by the signal from the output of the recorder 11 are also fixed. Then, in accordance with the operation algorithm in block 20, the value of the mutual divergence of the main and reserve central clocks in the first session of the mutual binding is determined: ΔТ (t 1 ) = ΔТ (t 1 ) -ΔT (t 1 ), which is also fixed. Moreover, in the blocks 20 of the first and second central clocks 1 1 and 1 2, the calculation of the parameters of the model of mutual divergence of ШВ is not performed and the parameter values are taken equal to zero. At the output of block 20 of the first and second central clocks 1 1 and 1 2 , a zero signal is stored, which is fed to the input of the adder 16. Therefore, the signal of the true value of the divergence of BW of the leading clock 2 i relative to the first central clock 1 1 or second central clock 1 2 ΔТ (t 1 ), received at the input of the adder from the output of block 15, passes directly to the output of the adder and then to the switch 17. But since the next command from the former 21 is not supplied to the switch 17, the signal of the divergence value of the BC of the leading clock ΔТ (t 1 ) is not transmitted to the output of the switch.
В момент времени t2-t1+ Δt (см. фиг. 2, эпюра а) проводится второй сеанс синхронизации ШВ центральных часов 11 относительно эталона 4 и второй сеанс взаимной привязки ШВ 11 первых и вторых центральных часов 12. Значение интервала времени Δt определяется из условия
Δt ≥ 2/ где - погрешность определения расхождения ШВ центральных часов относительно эталона времени и частоты с помощью транспортируемых часов;
- нестабильность частоты формирователя опорного сигнала центральных часов.At time t 2 −t 1 + Δt (see Fig. 2, diagram a), a second synchronization session of the central clock 1 1 relative to the reference 4 and a second session of mutual coupling of the central clock 1 1 of the first and second central hours 1 2 are performed. The value of the time interval Δt is determined from the condition
Δt ≥ 2 / Where - the error in determining the discrepancy between the central clock clock relative to the standard time and frequency using the transported clock;
- instability of the frequency of the driver of the reference signal of the central clock.
При проведении второго сеанса синхронизации ШВ первых центральных часов 11 относительно эталона 4 с помощью транспортируемых часов 5 повторяются те же операции, что и при проведении первого сеанса синхронизации, и обеспечивается повторная синхронизация первых центральных часов 11 относительно эталона 4 в момент времени t1 (см. фиг. 2, эпюра а). По команде из формирователя 21 в блоке 20 первых центральных часов 11 значения момента времени t2 по сигналу текущего времени с выхода делителя 8 и расхождения ШВ первых центральных часов 11 относительно эталона 4 ΔT(t2) по сигналу с выхода блока 18 фиксируются, а затем передаются по двусторонней линии связи на вторые центральные часы 12. В соответствии с алгоритмом работы в блоке 20 производится расчет параметров модели ухода ШВ основных центральных часов, которые фиксируются. При использовании, например, линейной модели ухода ШВ и учитывая, что непосредственно после проведения сеанса синхронизации расхождение ШВ центральных часов относительно эталона времени и частоты сводится к нулю, расчет параметров осуществляется по формулам:
(t2) = 0
(t2) = (2)
На вторых центральных часах 12 сигналы значений момента времени t2и расхождения ШВ основных центральных часов 11 относительно эталона времени и частоты ΔT(t2) в блоке 20 также фиксируются, а затем производится расчет и фиксируются параметры модели ухода ШВ основных центральных часов по выражениям (2).During the second synchronization session, the first central clock 1 1 relative to the reference 4 using the transported clock 5, the same operations are repeated as during the first synchronization session, and the first central clock 1 1 is synchronized with the reference 4 at time t 1 ( see Fig. 2, plot a). At a command from the shaper 21 in block 20 of the first central clock 1 1, the values of the time instant t 2 according to the current time signal from the output of the divider 8 and the discrepancy between the first central clock 11 and the reference 4 ΔT (t 2 ) by the signal from the output of block 18 are fixed, and then transmitted on a two-way communication line to the second central clock 1 2 . In accordance with the algorithm of operation in block 20, the parameters of the model for the care of the main gear of the central clock, which are fixed, are calculated. When using, for example, the linear model of the NW drift and taking into account that immediately after the synchronization session, the divergence of the NW of the central clock relative to the time and frequency standard is reduced to zero, the parameters are calculated using the formulas:
(t 2 ) = 0
(t 2 ) = (2)
On the second central clock 1 2 the signals of the values of the time t 2 and the discrepancy between the main clock 1 1 relative to the time and frequency standard ΔT (t 2 ) in block 20 are also fixed, and then the calculation and fixing of the parameters of the model for the departure of the main central clock by expressions (2) are performed.
Одновременно в момент времени t2 проводится второй сеанс взаимной привязки ШВ первых центральных часов 11 и вторых центральных часов 12путем одновременного приема сигнала одних из ведущих часов, например 2i. При этом повторяются те же операции, что и при проведении первого сеанса взаимной привязки. По команде формирователя 21 в блоке 20 центральных часов значения момента времени t2 по сигналу текущего времени с выхода делителя 8 и истинного расхождения ШВ ведущих часов 2i относительно первых центральных часов 11 ΔT(t2) по сигналу с выхода регистратора 11 фиксируются, а затем передаются по двусторонней линии связи на вторые центральные часы 12. На вторых центральных часах 12 в блоке 20 сигналы значения момента времени t2 и истинного расхождения шкал времени ΔT(t2), переданные с первых центральных часов 11, и значения момента времени t2 по сигналу текущего времени с выхода делителя 8 и истинного расхождения ШВ ведущих часов 2i относительно вторых центральных часов ΔT(t2) по сигналу с выхода регистратора 11 также фиксируются. Затем в соответствии с алгоритмом работы в блоке 20 определяется значение взаимного расхождения ШВ основных и резервных центральных часов во втором сеансе взаимной привязки
ΔT(t2) = ΔT(t2) - ΔT(t2), которое фиксируется, и рассчитываются параметры модели взаимного расхождения ШВ, которые также фиксируются. При использовании, например, линейной модели взаимного расхождения ШВ основных и резервных центральных часов расчет параметров осуществляется по выражениям
(t2) = ΔT(t2)
(t2) = При этом на выходе блока 20 первых и вторых центральных часов 11 и 12по-прежнему сохраняется нулевой сигнал, который поступает на вход сумматора 16. Поэтому сигнал истинного расхождения ШВ ведущих часов 2iотносительно первых центральных часов 11 или вторых центральных часов 12ΔT(t2), поступающий на вход сумматора 16 с выхода блока 15, проходит непосредственно на выход сумматора и далее на вход коммутатора 17. Но так как последующая команда из формирователя 21 на коммутатор 17 не подается, то сигнал значения расхождения ШВ ведущих часов ΔT(t2) на выходе коммутатора не передается.Simultaneously at time t 2 is carried out the second session mutual binding BC first center hours 1 1 and the second central clock 1 2 by simultaneously receiving a signal from one time master, e.g., 2 i. In this case, the same operations are repeated as during the first session of the mutual binding. At the command of the shaper 21 in the block 20 of the central clock, the values of the time instant t 2 by the signal of the current time from the output of the divider 8 and the true discrepancy between the leading clock hours 2 i relative to the first central clock 1 1 ΔT (t 2 ) by the signal from the output of the recorder 11 are fixed, and then transmitted on a two-way communication line to the second central clock 1 2 . On the second central clock 1 2 in block 20, the signals of the value of time t 2 and the true discrepancy of the time scales ΔT (t 2 ) transmitted from the first central clock 1 1 , and the values of time t 2 from the current time signal from the output of the divider 8 and the true discrepancy between the leading clock hours 2 i relative to the second central clock ΔT (t 2 ) by the signal from the output of the recorder 11 are also fixed. Then, in accordance with the operation algorithm in block 20, the value of the mutual divergence of the main and backup central clocks in the second session of the mutual binding is determined
ΔT (t 2 ) = ΔT (t 2 ) - ΔT (t 2 ), which is fixed, and the parameters of the model of mutual divergence of BC are calculated, which are also fixed. When using, for example, a linear model of the mutual discrepancy between the main and backup central clocks, the parameters are calculated using the expressions
(t 2 ) = ΔT (t 2 )
(t 2 ) = At the same time, at the output of block 20 of the first and second central clocks 1 1 and 1 2 , a zero signal is still stored, which is fed to the input of the adder 16. Therefore, the signal of the true discrepancy between the leading clock hours 2 i relative to the first central clock 1 1 or second central clock 1 2 ΔT (t 2 ), coming to the input of the adder 16 from the output of block 15, passes directly to the output of the adder and then to the input of the switch 17. But since the next command from the driver 21 is not supplied to the switch 17, the signal of the value of the divergence of the BC of the driving clock ΔT (t 2 ) at the output of the switch is not transmitted.
После завершения второго сеанса синхронизации ШВ первых центральных часов 11 эталона 4 и второго сеанса взаимной привязки ШВ первых и вторых центральных часов 11 и 12 проводятся сеансы сличения ШВ каждых из n ведущих часов 21...2n относительно первых центральных часов 11 и вторых центральных часов 12. Для этого на первых и вторых центральных часах 11и 12 последовательно во времени производится прием сигнала каждых из n ведущих часов 21...2n.After the second synchronization session of the first center clock 1 1 of reference 4 and the second session of the mutual coupling of the first and second central clocks 1 1 and 1 2 are completed, the comparison of the BC of each of the n leading clocks 2 1 ... 2 n relative to the first central clock 1 1 and second central hours 1 2 . For this, at the first and second central clocks 1 1 and 1 2 , the signal of each of the n leading clocks 2 1 ... 2 n is sequentially received in time.
Порядок работы с ведущими часами 21...2n определяется предварительно на основе, например, данных о вхождении ИСЗ в зону радиовидимости с первых и вторых центральных часов и задается путем выдачи соответствующих команд из формирователя 21.The order of work with the leading clock 2 1 ... 2 n is determined previously on the basis of, for example, data on the satellite entering the radio visibility zone from the first and second central clocks and is set by issuing the appropriate commands from the driver 21.
На первых центральных часах 11 по команде из формирователя 21, например, в момент времени t3 (см. фиг. 2, эпюра а) радиоприемник 10 осуществляет прием сигнала ведущих часов например 2i, включающего частотно-стабилизированный сигнал и импульсный сигнал времени. После этого повторяются те же операции, что и при проведении первого сеанса взаимной привязки ШВ центральных и дополнительных центральных часов и в блоке 15 определяется значение истинного расхождения ШВ ведущих часов 2iотносительно первых центральных часов 11 ΔT(t3). По команде из формирователя 21 с выхода блока 15 сигнал значения истинного расхождения шкал времени ΔT(t3) поступает на вход сумматора 16, а с выхода - на вход регистратора 11, где фиксируется и передается в блок 20. По этой же команде в блоке 20 первых центральных часов 11 значения момента времени t3 по сигналу текущего времени с выхода делителя 8 и истинного расхождения шкал времени ΔT(t3) по сигналу с выхода регистратора 11 фиксируются. Затем в соответствии с алгоритмом работы в блоке 20 производится определение поправки на расхождение ШВ основных центральных часов относительно эталона времени и частоты на момент проведения сеанса сличения ШВ ведущих часов 2i по выражению
(t3) = (t2)×(t3-t2) (4) С выхода блока 20 сигнал значения поправки (t3) поступает на вход сумматора 16, на первом входе которого присутствует сигнал истинного расхождения ШВ ведущих часов 2i, относительно первых центральных часов 11 ΔT (t3) c выхода блока 15. В сумматоре 16 определяется значение расхождения ШВ ведущих часов 2i относительно эталона 4 ΔT(t3) = ΔT(t3)+(t3) (см. фиг. 2, эпюра а), сигнал которого передается на вход коммутатора 17 и вход регистратора 11, где фиксируется. По команде из формирователя 21 с выхода коммутатора 17 значение расхождения ΔT(t3) в виде сигнала поправки ведущих часов передается по каналу связи на соответствующие ведущие часы 2i.At the first central clock 1 1, at a command from shaper 21, for example, at time t 3 (see Fig. 2, diagram a), the radio receiver 10 receives a leading clock signal, for example, 2 i , including a frequency-stabilized signal and a pulse time signal. After that, the same operations are repeated as during the first session of the interlocking of the central and additional central clocks and in block 15, the value of the true discrepancy between the main clocks 2 i relative to the first central clock 1 1 ΔT (t 3 ). On command from the shaper 21 from the output of block 15, the signal of the value of the true discrepancy of the time scales ΔT (t 3 ) goes to the input of the adder 16, and from the output to the input of the recorder 11, where it is fixed and transmitted to block 20. By the same command in block 20 of the first central clock 1 1 the value of time t 3 by the signal of the current time from the output divider 8 and the true discrepancy of the time scales ΔT (t 3 ) by the signal from the output of the recorder 11 are fixed. Then, in accordance with the algorithm of operation in block 20, the correction for the divergence of the main clock hours of the main central clock relative to the time and frequency standard at the time of the comparison of the leading clock clock 2 i comparisons is made by the expression
(t 3 ) = (t 2 ) × (t 3 -t 2 ) (4) From the output of block 20, the correction value signal (t 3 ) is fed to the input of the adder 16, at the first input of which there is a signal of the true discrepancy between the leading clock hours 2 i , relative to the first central clock 1 1 ΔT (t 3 ) from the output of block 15. In the adder 16 is determined by the divergence of the BW of the leading clock 2 i relative to the reference 4 ΔT (t 3 ) = ΔT (t 3 ) + (t 3 ) (see Fig. 2, diagram a), the signal of which is transmitted to the input of the switch 17 and the input of the recorder 11, where it is fixed. On command from the shaper 21 from the output of the switch 17, the discrepancy ΔT (t 3 ) in the form of a correction signal of the leading clock is transmitted via the communication channel to the corresponding leading clock 2 i .
На ведущих часах 2i сигнал поправки ведущих часов ΔT(t3) поступает на вход формирователя 27, где запоминается. При поступлении на другой вход формирователя 27 импульсного сигнала времени с выхода делителя 23 сигнал поправки ведущих часов T2i-4(t3) с выхода формирователя выдается на вход радиопередатчика 25, на другие входы которого поступают также частотно-стабилизированный сигнал с выхода формирователя 24 и импульсный сигнал времени с выхода формирователя 26. С выхода радиопередатчика 25 выходной сигнал, несущий информацию о частотно-стабилизированном сигнале, импульсном сигнале времени и сигнале поправки ведущих часов, поступает в антенну и излучается. Тем самым обеспечивается передача информации о привязке ШВ ведущих часов 2i относительно эталона 4.At the leading clock 2 i, the correction signal of the leading clock ΔT (t 3 ) enters the input of the former 27, where it is remembered. When a pulse signal of time arrives at the other input of the shaper 27 from the output of the divider 23, the leading clock correction signal T 2i-4 (t3) is output from the shaper output to the input of the radio transmitter 25, the other inputs of which also receive a frequency-stabilized signal from the output of the shaper 24 and a pulse the time signal from the output of the shaper 26. From the output of the radio transmitter 25, the output signal carrying information about the frequency-stabilized signal, the pulse time signal and the correction signal of the driving clock, enters the antenna and emits Xia. This ensures the transmission of information about the binding of the drive clock of the leading clock 2 i relative to the reference 4.
Аналогично на дополнительных центральных часах 12 производится сеанс сличения ШВ ведущих часов, например 2i, в момент времени t4 (см. фг. 2, эпюра а). При этом в соответствии с алгоритмом работы в блоке 20 производится определение поправки на расхождение ШВ основных центральных часов относительно эталона времени и частоты по выражению
(t4) = (t2)×(t4-t2); (5) поправки на расхождение ШВ резервных центральных часов относительно основных центральных часов по выражению
(t4) = (t2)+(t2)×(t4-t2) (6) и суммарной поправки на расхождение ШВ резервных центральных часов относительно эталона времени и частоты по выражению
(t4) = (t4)+(t4) (7)
Так как при формировании сигнала поправки ведущих часов на вторых центральных часах 12 учитывается значение взаимного расхождения ШВ основных и резервных центральных часов, то нарушения привязки ведущих часов 2i относительно эталона 4 времени и частоты при этом не происходит.Similarly, at the additional central clock 1 2 , a comparison of the leading clock hours is performed, for example, 2 i , at time t 4 (see fg. 2, diagram a). Moreover, in accordance with the algorithm of operation in block 20, the correction for the divergence of the main central clock clock relative to the time and frequency standard is expressed in terms of the expression
(t 4 ) = (t 2 ) × (t 4 -t 2 ); (5) Amendments for the divergence of BW of the reserve central clock relative to the main central clock in terms of
(t 4 ) = (t 2 ) + (t 2 ) × (t 4 -t 2 ) (6) and the total correction for the divergence of BW of the backup central clock relative to the time and frequency standard in terms of
(t 4 ) = (t 4 ) + (t 4 ) (7)
Since the formation of the leading clock correction signal at the second central clock 1 2 takes into account the mutual discrepancy between the main clock and the backup central clock, there is no violation of the leading clock 2 i relative to the reference 4 time and frequency.
После завершения сеансов сличения ШВ всех ведущих часов 21... 2nпроводятся сеансы синхронизации ШВ каждых из m удаленных часов 31... 3mотносительно эталона 4. При неизвестных координатах пункта расположения удаленных часов сеанс синхронизации производится путем приема последовательно во времени сигналов не менее чем от четырех ведущих часов, например, 21...24, находящихся в зоне радиовидимости.After completion of the comparisons of BC of all leading hours 2 1 ... 2 n , BC synchronization sessions of each of the m remote hours 3 1 ... 3 m relative to reference 4 are conducted. If the coordinates of the location of the remote clock are unknown, the synchronization session is performed by receiving sequentially in time signals from at least four leading hours, for example, 2 1 ... 2 4 located in the radio visibility zone.
На каждых из m удаленных часах, например, 3j, формирователь 28 формирует местный частотно-стабилизированный сигнал, который через фазовращатель 29 подается на вход делителя 30 и на вход регистратора 33. Делитель 30 формирует местный импульсный сигнал времени, который подается на первый вход счетчика 31.On each of the m remote hours, for example, 3 j , the driver 28 generates a local frequency-stabilized signal, which is supplied through the phase shifter 29 to the input of the divider 30 and to the input of the recorder 33. The divider 30 generates a local pulse time signal, which is fed to the first input of the counter 31.
По команде из формирователя 39 радиоприемник 32 настраивается сначала на частоту излучения ведущих часов 21 и осуществляет прием сигнала. С выхода радиоприемника 32 выделенный частотно-стабилизированный сигнал, несущий также информацию о поправке ведущих часов, поступает на входы регистратора 33 и дешифратора 34, а выделенный импульсный сигнал времени с выхода - на вход счетчика 31. По команде из формирователя 39 в счетчике 31 производится его установка в исходное состояние, а затем измерение расхождения между принятым импульсным сигналом времени и местным импульсным сигналом времени. С выхода счетчика 31 сигнал грубого отсчета расхождения ШВ ведущих часов 21 относительно удаленных часов 3j передается на вход регистратора 33. По команде из формирователя 39 в регистраторе 33 производится измерение расхождения между фазами принятого частотно-стабилизированного сигнала. Точный отсчет расхождения ШВ ведущих часов 21 относительно удаленных часов 3j суммируется с pезультатом грубого отсчета и получается значение измеренного расхождения шкал времени , которое регистрируется. Одновременно в регистраторе 33 регистрируется значение поправки ведущих часов 21 ΔT, выделенное в дешифраторе 34 из принятого радиоприемником 32 сигнала ведущих часов.On command from the shaper 39, the radio 32 is tuned first to the radiation frequency of the leading clock 2 1 and receives the signal. From the output of the radio 32, the selected frequency-stabilized signal, which also carries information on the correction of the driving clock, is fed to the inputs of the recorder 33 and the decoder 34, and the selected pulse time signal from the output is transmitted to the input of the counter 31. By command from the former 39, the counter 31 resetting and then measuring the difference between the received time pulse signal and the local time pulse signal. From the output of the counter 31, the signal of the rough counting of the divergence of the BC of the leading clock 2 1 relative to the remote clock 3 j is transmitted to the input of the recorder 33. At the command of the shaper 39 in the recorder 33, the difference between the phases of the received frequency-stabilized signal is measured. The exact count of the discrepancy between the leading clock hours 2 1 relative to the remote clock 3 j is summed up with the result of a rough count and the value of the measured discrepancy of the time scales is obtained which is registered. At the same time, the correction value of the leading clock 2 1 ΔT allocated in the decoder 34 from the leading clock signal received by the radio receiver 32.
После этого значения измеренного расхождения ШВ ведущих часов 21относительно удаленных часов 3j и поправки ведущих часов 21относительно эталона 4 ΔT вводятся, например, оператором с пульта управления в блок 35, в котором они суммируются и определяется значение измеренного расхождения удаленных часов 3j относительно эталона 4 по ведущим часам 21 , которое передается в блок 36. Затем производится прием сигнала от других ведущих часов 22, 23, 24, при этом повторяются те же операции, что и при приеме сигнала ведущих часов 21 и в блоке 36 фиксируется набор значений: ,, , , каждое из которых включает значение истинного расхождения ШВ удаленных часов 3jотносительно эталона 4 ΔТ3j. По команде из формирователя 39 с выхода блока 36 сигнал набора значений ... передается в блок 37. Одновременно по команде из формирователя 39 с выхода блока 38 сигнал значений координат ведущих часов 21...24, введенных в блок предварительно, например, оператором с пульта управления, передается на вход блока 37. В блоке 27 на основании значений измеренных расхождений ШВ удаленных часов 3j относительно эталона 4 по ведущим часам 21...24 и значений координат ведущих часов 21...24 определяется значение истинного расхождения ШВ удаленных часов 3j относительно эталона 4 ΔТ3j.After this value of the measured discrepancy between the driving hours 2 1 relative to the remote hours 3 j and corrections of the driving hours 2 1 relative to the reference 4 ΔT are entered, for example, by the operator from the control panel into block 35, in which they are summed up and the value of the measured discrepancy of the remote clock 3 j relative to the reference 4 by the leading clock 2 1 is determined , which is transmitted to block 36. Then, a signal is received from other leading clocks 2 2 , 2 3 , 2 4 , and the same operations are repeated as when receiving a signal from the leading clock 2 1 and in block 36 a set of values is fixed: , , , , each of which includes the true discrepancy between the remote hours 3 j relative to the standard 4 ΔТ 3j . On command from the shaper 39 from the output of block 36, a signal of a set of ... is transmitted to block 37. At the same time, by a command from the driver 39 from the output of block 38, the signal of the coordinates of the leading clock 2 1 ... 2 4 previously entered into the block, for example, by an operator from the control panel, is transmitted to the input of block 37. In block 27, Based on the values of the measured discrepancy between the remote sensing hours of the remote clock 3 j relative to the reference 4 by the leading clock 2 1 ... 2 4 and the coordinates of the leading clocks 2 1 ... 2 4 , the value of the true discrepancy between the remote sensing hours of the remote clock 3 j and the reference 4 ΔТ 3j is determined.
Для этого решается система уравнений вида: = X-X+ Y-Y+ Z-Z+ ΔT = X-X+ Y-Y+ Z-Z+ ΔT , = X-X+ Y-Y+ Z-Z+ ΔT, = X-X+ Y-Y+ Z-Z+ ΔT , где X, Y,Z,...X,Y,Z - координаты ведущих часов;
Z1...Z4;X,Y,Z - неизвестные координаты удаленных часов 3j.For this, a system of equations of the form is solved: = X -X + Y -Y + Z -Z + ΔT = X -X + Y -Y + Z -Z + ΔT , = X -X + Y -Y + Z -Z + ΔT , = X -X + Y -Y + Z -Z + ΔT where X , Y Z , ... X , Y Z - coordinates of the leading hours;
Z 1 ... Z 4 ; X , Y Z - unknown coordinates of the remote clock 3 j .
По команде из формирователя 39 с выхода блока 37 сигнал значения истинного расхождения удаленных часов ΔТ3j поступает на вход регистратора 33, где фиксируется и затем передается на вход фазовращателя 29, осуществляя изменение фазы формируемого формирователем 28 частотно-стабилизированного сигнала. Этим обеспечивается синхронизация удаленных часов 3j относительно эталона 4.On command from the shaper 39 from the output of block 37, the signal of the true discrepancy of the remote clock ΔT 3j is input to the recorder 33, where it is fixed and then transmitted to the input of the phase shifter 29, changing the phase of the frequency-stabilized signal generated by the shaper 28. This ensures synchronization of the remote clock 3 j relative to the reference 4.
В процессе дальнейшей работы устройства сеансы сличения ШВ каждых из n ведущих часов 21...2n относительно первых центральных часов 11 и вторых центральных часов 12 и сеансы синхронизации каждых из m удаленных часов 31... 3m относительно эталона 4 периодически повторяются. Периодичность проведения сеансов определяется из условия обеспечения требуемой точности синхронизации ШВ часов на любой момент времени, точности сличения шкал времени в сеансах и точностных характеристик формирователей опорного сигнала в составе часов.In the process of further operation of the device, the comparisons of the BC of each of the n leading hours 2 1 ... 2 n relative to the first central clock 1 1 and the second central clock 1 2 and synchronization sessions of each of m remote hours 3 1 ... 3 m relative to reference 4 periodically repeated. The frequency of the sessions is determined from the condition of ensuring the required accuracy of synchronization of the clock clock at any time, the accuracy of the comparison of time scales in the sessions and the accuracy of the reference signal conditioners in the clock.
В случае выхода из строя вторых центральных часов 12, например, в момент времени t5 (см. фиг. 2, эпюра б) последующие сеансы сличений ШВ ведущих часов 21...2n производятся только относительно первых центральных часов 11. При этом на первых центральных часах 11 при проведении сеансов сличений ведущих часов, например, 2i в момент времени t6 (cм. фиг. 2, эпюра б) повторяются те же операции, что при проведении сеанса сличений ведущих часов 2i в момент времени t3. Тем самым работа устройства сохраняется и нарушения синхронизации ведущих и удаленных часов относительно эталона времени и частоты не происходит.In the event of a failure of the second central clock 1 2 , for example, at time t 5 (see Fig. 2, diagram b), subsequent sessions of BC comparisons of the leading clock 2 1 ... 2 n are performed only relative to the first central clock 1 1 . At the same time, at the first central clock 1 1 when conducting sessions of comparisons of the leading hours, for example, 2 i at time t 6 (see Fig. 2, diagram b), the same operations are repeated as during the session of comparisons of leading hours 2 i at time t 3 . Thus, the operation of the device is saved and the synchronization of the leading and the remote clock relative to the standard time and frequency does not occur.
В случае выхода из строя первых центральных часов 11, например, в момент времени t7 (см. фиг. 2, эпюра а) последующие сеансы сличений ШВ ведущих часов 21...2n производятся только относительно вторых центральных часов 12. При этом на вторых центральных часах 12 при проведении сеанса сличений ведущих часов, например, 2i в момент времени t8 (см. фиг. 2, эпюра в) повторяются те же операции, что при проведении сеанса сличений ведущих часов 2i в момент времени t4. Тем самым работа устройства сохраняется и нарушения синхронизации ведущих и удаленных часов относительно эталона 4 не происходит.In the event of failure of the first central clock 1 1 , for example, at time t 7 (see Fig. 2, diagram a), subsequent sessions of BC comparisons of the leading clock 2 1 ... 2 n are performed only relative to the second central clock 1 2 . At the same time, on the second central clock 1 2 during the session of comparisons of the leading hours, for example, 2 i at time t 8 (see Fig. 2, diagram c) the same operations are repeated as during the session of comparisons of the leading clock 2 i at time t 4 . Thus, the operation of the device is preserved and violation of the synchronization of the leading and remote hours relative to the reference 4 does not occur.
