CN202759413U - 一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服*** - Google Patents
一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN202759413U CN202759413U CN 201220474718 CN201220474718U CN202759413U CN 202759413 U CN202759413 U CN 202759413U CN 201220474718 CN201220474718 CN 201220474718 CN 201220474718 U CN201220474718 U CN 201220474718U CN 202759413 U CN202759413 U CN 202759413U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- time
- frequency dividing
- crystal oscillator
- divide ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
本实用新型提出一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服***，包括恒温晶振、GPS接收器、时钟模块与实时时间计数电路。时钟模块包括校正脉冲发生电路、相位比较电路、分频系数控制电路、分频电路、重启动电路，GPS接收器输出外部时间基准信号至校正脉冲发生电路；校正脉冲发生电路根据外部时间基准信号输出校正脉冲；相位比较电路比较校正脉冲和***内时间信号；分频系数控制电路根据相位比较结果调整分频电路的分频系数；分频电路根据分频系数对晶振时钟信号分频得***内时间信号；重启动电路根据***内时间信号和校正脉冲的相位差重启分频电路中的分频计数器，分频电路连接实时时间计数电路。本实用新型具有波动小、长期稳定性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及在线时间误差驯服***，且特别是有关于一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服***。
背景技术
为了电力行业自动化程度越来越高，保护、通讯、远动、监控、录音、直流等设备都需要时间高度统一，便于数据信息的统一、事件时间的统一、事故调查的统一。当前电力故障分析要求中，行波测距与行波保护对时钟精度的要求已经高达1us。基于卫星及恒温晶振在线误差的驯服算法就是一种专门针对电力行业的时间准确度的一种算法，利用卫星时间的长期稳定性及恒温晶振的短期稳定性修正本地时钟，从而保证输出时间准确度高达100ns秒脉冲（1pps）。
传统的方法，是通过对一个长期的测量数据进行统计，建立一个数据模型，使用多片单片机组合成联合控制***，补偿同步***的时延。但是这并没有补偿和修正从发射端到接收端传输过程中引入的误差。同时单片机的运行速度比较慢，在处理过程中会引入时延较大。
实用新型内容
为克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种具有波动小且长期稳定性好等优点的在线时间误差驯服***。
为达上述目的，本实用新型提出一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服***，包括恒温晶振、GPS接收器、时钟模块和实时时间计数电路，时钟模块包括校正脉冲发生电路、相位比较电路、分频系数控制电路、分频电路、重启动电路，GPS接收器输出外部时间基准信号至校正脉冲发生电路；校正脉冲发生电路根据外部时间基准信号输出校正脉冲至相位比较电路；相位比较电路比较上述校正脉冲和恒温晶振输出的***内时间信号的相位；分频系数控制电路连接上述相位比较电路和分频电路，且分频系数控制电路根据相位比较结果调整分频电路的分频系数；分频电路根据分频系数对晶振时钟信号进行分频，从而得到***内时间信号；重启动电路连接上述分频电路并根据***内时间信号和校正脉冲的相位比较结果重启分频电路中的分频计数器，分频电路的输出连接实时时间计数电路。
进一步，本实用新型中，基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服***还包括存储模块，连接上述分频系数控制电路，储存正常工作时的分频系数的值，当外部时间基准信号都丢失时，依次输出保存的分频系数值，进行守时。
本实用新型的有益效果是：利用卫星的长期稳定性及恒温晶振的短期稳定性修正本地时钟，从而保证了输出时间的准确度，准确度高度100ns。
附图说明
图1为本实用新型实施例的基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服***的原理框图。
具体实施方式
为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
图1为本实用新型实施例的基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服***的原理框图。
如图1所示，基于卫星及恒温晶振在线时间误差驯服***包括时钟模块和与实时时间计数电路，时钟模块包括校正脉冲产生电路、相位比较电路、分频系数控制电路、分频电路、重启电路和储存模块。校正脉冲产生电路，产生一个校正脉冲ub，ub和卫星输入信号PPS_IN相位相同。相位比较电路通过比较校正算法产生的校正脉冲ub和***内时间信号PPS_A的相位，来确定分频系数σ。分频系数控制电路是整个逻辑设计的核心模块，它的主要作用是：通过跟踪分频系数σ消除输入信号PPS_IN的标准差和均值，得到更高精度的秒脉冲。储存模块(SDRAM)保存正常工作时的分频系数σ的值，当外部时间基准信号都丢失时，依次输出保存的分频系数值，进行守时。重启电路是在晶振不稳定的时候等待，直到晶振稳定后，再启动电路，保证***的稳定性和可靠性。
下面对上述电路逐一进行介绍
1）校正脉冲发生电路
卫星时间信号PPS_IN作为外部时间基准信号是校正脉冲发生电路的输入信号，当外部时间基准信号的上升沿到来时，校正脉冲发生电路产生一个校正脉冲ub。校正脉冲ub的脉冲宽度远小于输入秒脉冲PPS_IN的周期，它是一个窄脉冲信号。校正脉冲ub只出现在卫星时间信号PPS_IN的起始时刻，所以可以代表卫星时间信号PPS_IN的相位。
2）相位比较电路
为使输出时间不致因晶振累计误差出现较大的时间误差，必须不断检测恒温晶振输出的***内时间信号PPS_A与卫星时间信号PPS_IN的相位关系，并根据检测情况校正***内时间信号PPS_A的相位，使其误差不至于积累太大。
相位比较电路将完成校正脉冲ub与***内时间信号PPS_A的相位比较。如果校正脉冲ub出现在***内时间信号PPS_A的前半周期，即***内时间信号PPS_A的高电平部分，说明***内时间信号PPS_A的相位超前于输入秒脉冲的相位，如果校正脉冲ub出现在***内时间信号PPS_A的后半周期，即输出秒脉冲的低电平部分，说明***内时间信号PPS_A的相位滞后于输入秒脉冲的相位。
3）分频系数控制电路
分频系数控制电路的作用是：根据相位比较电路的相位比较结果，调整分频电路的分频系数σ。
如果相位比较结果是***内时间信号PPS_A的相位超前于卫星时间信号PPS_IN的相位，则由分频系数控制电路调整分频电路的分频系数为σ+1，这时分频电路的***内时间信号PPS_A周期加长、频率降低，下一个***内时间信号PPS_A的上升沿会延时1个高频信号周期出现，实现了滞后校正。
反之，若***内时间信号PPS_A的相位滞后于卫星时间信号PPS_IN的相位，则调整分频电路的分频系数为σ-1，这时分频电路输出的***内时间信号PPS_A周期变短、频率增大，下一个***内时间信号PPS_A的上升沿会提前1个高频信号周期出现，实现了超前校正。
4）分频电路
分频电路的作用是根据分频系数σ对晶振时钟信号分频，产生***内时间信号PPS_A和输出时间信号PPS_OUT。PPS_OUT为输出秒脉冲，***内时间信号PPS_A用于内部电路，PPS_OUT是PPS_A去除固定偏移后的输出。
***内时间信号PPS_A和输出时间信号PPS_OUT的脉宽可以通过对pulseWidth[25:0]的设置进行调整。
***内时间信号PPS_A脉宽设置的工作原理为：利用分频电路的计数器对高精度恒温晶振倍频后的高频信号进行计数（计数器的初始值为1），当计数值小于或等于定值（用定值保证晶振秒时钟的高电平持续时间约为要求设置值，如晶振频率为100MHz时，定值设置为20000000，则脉宽为200ms）时，分频电路输出高电平；当计数值大于定值时，分频电路输出低电平。当计数值等于分频系数时，分频电路输出高电平，同时将计数器的计数值重新置1，并重新开始计数。
5）实时时间计数电路
实时时间计数电路对输出时间信号PPS_OUT进行计数，由此可得实时时间信息。
6）重启动电路
重启动电路的作用是：当***内时间信号PPS_A与校正脉冲ub的相位差别很大时，重启分频计数器，用下一个秒脉冲重新同步分频计数器；判断晶振是否稳定。
***在冷启动的时候，恒温晶振的误差比较大，通过重启动模块，能迅速判断恒温晶振是否已经稳定，判断的方法是：如果连续多次（***设置为20次）出现***内时间信号PPS_A与校正脉冲ub的相位差在指定的范围内（200ns），则认为晶振已经稳定，反之，认为晶振不稳定，***重启。
另外，当四个外部时间基准源都丢失时，即卫星时间信号PPS_IN无输入时，取卫星时间信号PPS_IN有输入时的最后一个分频系数作为外部源都丢失的第一个分频系数。依次类推，将存储在SDRAM中的一段时间（通常为1小时）内的分频系数依次提取出来作为最新的分频系数。若外部所有源丢失时间大于1小时，则将存储在SDRAM中的分频系数重新读取即可。这样，便可保证即使外部所有的源丢失，时钟模块也能输出准确的时间信号。
综上所述，本实用新型利用卫星的长期稳定性及恒温晶振的短期稳定性修正本地时钟，从而保证了输出时间的准确度，准确度高度100ns。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (2)
1.一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服***，其特征在于，包括：恒温晶振、GPS接收器、时钟模块和实时时间计数电路，时钟模块包括校正脉冲发生电路、相位比较电路、分频系数控制电路、分频电路、重启动电路，GPS接收器输出外部时间基准信号至校正脉冲发生电路；校正脉冲发生电路根据外部时间基准信号输出校正脉冲至相位比较电路；相位比较电路比较上述校正脉冲和恒温晶振输出的***内时间信号的相位；分频系数控制电路连接上述相位比较电路和分频电路，且分频系数控制电路根据相位比较结果调整分频电路的分频系数；分频电路根据分频系数对晶振时钟信号进行分频，从而得到***内时间信号；重启动电路连接上述分频电路并根据***内时间信号和校正脉冲的相位比较结果重启分频电路中的分频计数器，分频电路的输出连接实时时间计数电路。
2.根据权利要求1所述的基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服***，其特征在于，还包括存储模块，连接上述分频系数控制电路，储存正常工作时的分频系数的值，当外部时间基准信号都丢失时，依次输出保存的分频系数值，进行守时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220474718 CN202759413U (zh) | 2012-09-17 | 2012-09-17 | 一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220474718 CN202759413U (zh) | 2012-09-17 | 2012-09-17 | 一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202759413U true CN202759413U (zh) | 2013-02-27 |
Family
ID=47738572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201220474718 Expired - Fee Related CN202759413U (zh) | 2012-09-17 | 2012-09-17 | 一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202759413U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106209092A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-12-07 | 武汉芯泰科技有限公司 | 一种基于gps秒脉冲信号的精确数字分频方法及装置 |
| CN104300969B (zh) * | 2014-05-12 | 2017-12-08 | 长沙理工大学 | 一种基于全数字锁相环的高精度同步时钟实现方法 |
| CN110531380A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-03 | 长沙理工大学 | 用于识别卫星时钟源低幅度持续异常的装置及方法 |
-
2012
- 2012-09-17 CN CN 201220474718 patent/CN202759413U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104300969B (zh) * | 2014-05-12 | 2017-12-08 | 长沙理工大学 | 一种基于全数字锁相环的高精度同步时钟实现方法 |
| CN106209092A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-12-07 | 武汉芯泰科技有限公司 | 一种基于gps秒脉冲信号的精确数字分频方法及装置 |
| CN110531380A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-03 | 长沙理工大学 | 用于识别卫星时钟源低幅度持续异常的装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2022095552A1 (zh) | 基于卫星授时和cpt原子钟守时的时频基准生成装置和方法 | |
| US9425652B2 (en) | Adaptive holdover timing error estimation and correction | |
| CN109299496B (zh) | 一种高精度同步时钟产生方法 | |
| CN102981551B (zh) | 一种实时时钟温度补偿***及方法 | |
| CN109085616B (zh) | 一种卫星授时方法、装置及存储介质 | |
| CN106773635A (zh) | 一种授时精度检测***及实现方法 | |
| CN112866098B (zh) | 网关授时方法、装置、电子设备及计算机可读介质 | |
| CN103795522A (zh) | 秒脉冲守时补偿电路及方法 | |
| CN202759413U (zh) | 一种基于卫星及恒温晶振的在线时间误差驯服*** | |
| CN105867107A (zh) | 一种低功耗高精度授时*** | |
| CN111580380B (zh) | 一种提高gnss同步授时精度方法 | |
| CN104300969A (zh) | 一种基于全数字锁相环的高精度同步时钟实现方法 | |
| CN104378109A (zh) | 一种同步时钟信号补偿方法及装置 | |
| JP2007078405A (ja) | ソフトウェア時計の計時プログラム | |
| CN111831056A (zh) | 一种实时时钟校准模块、方法及一种实时时钟芯片 | |
| CN114205045B (zh) | 一种tte网络时钟校准方法及*** | |
| CN113992296B (zh) | 时钟驯服方法、时间码监测装置及时间同步*** | |
| CN117311130A (zh) | 一种基于fpga与恒温晶振的同步守时模块 | |
| CN102916654A (zh) | 一种用于补偿晶振老化的方法 | |
| CN102082658B (zh) | 一种提高目的时钟频率稳定度的方法及装置 | |
| CN104753497B (zh) | 一种oscpps修正方法与装置 | |
| CN110611544A (zh) | 一种利用rs232串口精确对时的方法及装置 | |
| EP3975431A1 (en) | Apparatus, system and method for generating an output oscillator signal, transceiver, mobile device and base station | |
| CN110618604B (zh) | 一种利用ntp辅助作源提高守时精度的方法及装置 | |
| CN110824237B (zh) | 一种脉冲采样时间间隔调整方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130227 Termination date: 20180917 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |