GPS同步时钟同步服务器有什么作用

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GPS时钟也是基于最新型GPS高精度定位授时模块开发的基础型授时应用产品。能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式,从而完成同步授时服务。其主要原理是通过GPS或其他卫星导航系统的信号驯服晶振,从而实现高精度的频率和时间信号输出,是目前达到纳秒级授时精度和稳定度在1E12量级频率输出的最有效方式。
GPS时钟概况
高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、、工业控制等领域的基础保障平台之一。卫星导航可提供高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时服务,授时性能优异;
GPS时钟原理图
高精度、低成本;安全可靠;全天候;覆盖范围广。
GPS时钟也是基于最新型GPS高精度定位授时模块开发的基础型授时应用产品。能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式,从而完成同步授时服务。 GPS时钟主要分为两类,一类是GPS授时仪,主要输出时标信息,包括1PPS及TOD信息;另外一类是,后者输出利用卫星信号驯服OCXO或者铷钟得到的高稳定频率信息,以及本地恢复的更平稳的时标信号。
GPS同步时钟主要由以下几部分组成:GPS/GNSS接收机,其中可以为GPS/GLONASS/BD/GALILEO等,高精度OCXO或铷钟,本地同步校准单元,测差单元,误差处理及控制结构,输入输出等几部分。
其主要原理是通过GPS或其他卫星导航系统的信号驯服晶振,从而实现高精度的频率和时间信号输出,是目前达到纳秒级授时精度和稳定度在1E12量级频率输出的最有效方式。
内部还可以增加IRIG-B码,DCF77码,NTP时间服务器等单元。
GPS时钟设计
由于恒温晶振精密控温,使晶体工作在零温度系数点的温度上,具有很高的频率精度和稳定度,是目前石英晶振器件中频率稳定度最高的一种。晶振的频率精度是指晶振的实际工作频率与标称频率间的偏差,精度引起的偏差会给测量系统引入累积误差。不管是贴片晶振还是插件晶振频率稳定度都是指秒级间隔内的瞬时稳定度,即由晶振“相位噪声”引起的频率随机变化,瞬时稳定度通常会给测量系统引入随机误差。本装置采用新型的高稳定度恒温晶振OD02 - 5T型晶振,它的频率精度达到10- 8量级,频率稳定度达到10- 11量级。频率调整范围是电压调整(0~5V)为- 9 ×10 - 7/8 ×10- 7 ,这种可调特性使得此恒温晶振通过GPS的校准输出频率精度可以达到10- 9.
GPS时钟典型产品
GPS时钟卫星跟踪性能
通道数:50通道
冷启动时间:32秒
热启动时间:小于1秒
定位精度:小于2.5米
1pps秒脉冲精度:30ns(1σ),综合由于0.5μS;
1PPS信号格式:BNC接口,TTL电平,阻抗:50Ω
GPS时钟授时精度
保持模式15ns,非保持模式30ns
IRIG-B码输出精度:小于0.5us(起始上升沿与1PPS同步)
GPS时钟频率精度
10MHz:1路,BNC,标准正弦波,50Ω
准确度:小于1E-12(内置高稳恒温晶振)
超低相噪。
本款时钟详细指标请见北京寰亚翔宇公司网站。
GPS时钟诞生原因
我们知道通信系统可以分成同步通信系统和异步通信系统两种。
所谓,要求发收双方具有同频同相的同步,只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符,使发收双方建立同步,此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。这样一方面省去了(异步通信系统需要存储器保存接收到的信号后再解码),同时也确保了实时性。
在最初的同步通信系统中,我们会找到一个,然后把所有的收发子系统都接到这个时钟源上。小型的同步通信系统完全可以这样做,比如一台电脑中的一个同步通信的系统,
他们就用电缆线接到一个共同的时钟源上,再来收发信号。
可是一旦的系统变大到全国性的呢?如果还用电缆或者光缆接到同一个上,会发生很多问题。首先,建设的成本太大了,要在全国范围内铺设线路,只为传输一个,不划算。其次,如果收发信机分别在黑龙江和广东,时钟信号即使以光速传过去,还会产生一定的延时。
那么这个问题怎么解决呢?
随着GPS系统民用化和其越来越广泛的应用,人们似乎看到了解决方案。后来就诞生了以‘GPS时钟’(GPS clock)为主的‘时钟信号广播系统’(radio clock)。
每个GPS卫星上都有2~3个高精度的原子钟,这几块原子钟互为备份的同时,也互相纠正。另外地面的控制站会定期发送时钟信号,和每一颗卫星进行时钟校准。这样的时钟系统堪称世界上最精准的了,为什么不能用来做radio clock呢。不管什么同步通信系统,大家都接入GPS卫星信号,将其中的解码,那大家就有了精准的同步了。
当然你可能会担心卫星信号传送到地面的延迟问题。GPS信号中自带了误差纠正码,接收端可以很容易的把延迟的这段去掉。另外,由于卫星信号很微弱,只有在室外才能接受的到,因此每个GPS授时系统都应当有室外天线,否则就不能用了。
这样一来上面列出的两个问题都解决了。用来铺设全国性电缆并不是每家公司都有资金实力的,而且铺设的成本用来买GPS接收器,那肯定可以买到无数个了。而的问题,也被GPS出色的编码系统所解决了。真的是太完美了。
关于radio clock,世界上还有其他的一些系统,包括欧盟的伽利略卫星导航系统、中国的北斗卫星导航系统等,都有授时的功能。
GPS时钟实现方法
常规时钟频率产生方法可以是晶体、等。但晶体会老化,易受外界环境变化影响,长期的精度漂移影响;原子钟长期使用后也会产生偏差,需要定时校准。而GPS系统由于其工作特性的需要,定期对自身时钟系统进行修正,所以其自身时钟系统长期稳定,具有对外界物理因素变化不敏感特性。晶体或铷钟以GPS为长期参考,可以获得低成本、高性能的基准时钟。现有同步时钟的比较如表1所示。
在网络正常工作状态下,GPS时钟具有与GPS主钟相同的频率准确度;由于在某些特殊情况下GPS会暂时消失,所以基于GPS的时钟模块一般需要另一个外部时钟作为后备输入,预留有外接时钟的时基和频标信号(如GLONASS、中国双星、铷原子钟等)接口。另外,GPS时钟其频率准确度还具有自身保持性能。
GPS模块提供所需的各种时频的信号,并输出定位时间信息、GPS接收机是否工作正常、输出的时间信号是否有效、时钟和频率处理模块激活状态、异常告警等等。图1是GPS时钟模块的原理图。
GPS时钟应用
电力自动化系统内有众多需与GPS的系统或装置,如DCS、PLC、NCS、SIS、MIS、RTU、故障录波器、微机保护装置等。在确定GPS时钟时应注意以下几点:
(1)这些系统分属热控、电气、系统专业,如决定由DCS厂商提供的GPS时钟实现(目前通常做法),则在DCS合同谈判前,就应进行专业间的配合,确定接口的要求。(GPS时钟一般可配置不同数量、型式的输出模块,如事先无法确定有关要求,则相应合同条款应留有可调整的余地。)
(2)各系统是否共用一套GPS时钟装置,应根据接口配合的难易程度、系统所在地理位置等综合考虑。各专业如对GPS时钟信号接口型式或精度要求相差较大时,可各自配置GPS时钟,这样一可减少专业间的相互牵制,二可使各系统时钟同步方案更易实现。另外,当系统之间相距较远(例如化水处理车间、脱硫车间远离集控楼)时,为减少时钟信号长距离传送时所受的电磁干扰,也可就地单设GPS时钟。分设GPS时钟也有利于减小时钟故障所造成的影响。
(3)IRIG-B码可靠性高、接口规范,如接口可选时,可优先采用。但要注意的是,IRIG-B只是B类编码的总称,具体按编码是否调制、有无CF和SBS等又分成多种(如-B000等),故时钟接收侧应配置相应的解码卡,否则无法达到准确的时钟同步。
(4)1PPS/1PPM脉冲并不传送TOD信息,但其同步精度较高,故常用于模件的时钟同步。RS-232时间输出虽然使用得较多,但因无标准格式,设计中应特别注意确认授、受双方时钟报文格式能否达成一致。
(5)内的控制和信息系统虽已互连,但因各系统的时钟同步协议可能不尽相同,故仍需分别接入GPS时钟信号。即使是通过网桥相连的机组DCS和公用DCS,如果信号在网络中有较大的时延,也应考虑分别各自与GPS时钟同步。
GPS时钟特性
保证Intranet/Internet内所有的计算机;
授时精度:1~10ms;
时间源,恒温晶振自守时(可选);
支持双电源工作备份(可选);
支持协议ARP,UDP,Telnet,ICMP,SNMP,DHCP,TFTP,NTP/SNTP,Time/UDP,NTP V4,V3,V2,V1;
1-4个独立口速率10/100M,协议兼容:Ethernet 2.0/IEE 802.3;
12通道GPS接收机,寻星时间小于10秒;
装置可通过面板在线显示当前收星个数,直观反映装置的同步状况;
可用于WIN95/98/ME/NT/2000,Unix,Linux等;
串口输出精度可达微秒级;
串口信号输出可编程,按键设置,操作方便;
提供MD5加密验证,防止非法获取时间;
提供UDP广播协议,可接LED显示屏;
完善的SNMP网管功能;
可同步数万台客户端、服务器、工作站等设备时钟;
装置的所有输出信号均经隔离输出,抗干扰能力强;
装置具有多种串行信息输出与交互方式,以满足不同用户的需求;
采用高性能、宽范围开关电源,工作稳定;
GPS接收天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计,信号接收可靠性高,不受地域条件和环境的限制;
架装式结构,标准机箱,安装方便;
客户端软件操作简单,显示直观,占用系统资源小;
可选模块:IRIG-B码输入/输出,CDMA,北斗接收机,1PPS,1PPM,1PPH;
GPS时钟无线时钟
目前市场上普遍使用的是GPS子母数码时钟,即各个数码子钟需要用GPS母钟来传送标准时间信息。在使用的时候需要在室外合适位置架设GPS天线,在每台数码子钟和GPS母钟之间需要连接电缆,但是很多时候建筑物不具备室外架设天线条件,在母钟和子钟之间连接电缆也很麻烦。
CDMA时钟不需要母钟,也不需要架设天线,而是在子钟内部电路接收联通CDMA标准时间信号,溯源到UTC时间,即在任何可以使用联通CDMA手机的地方均可使用CDMA数码时钟显示标准时间。具有传统GPS子母钟系统显示标准时间的特点,同时克服了原GPS子母时钟系统使用安装受使用地点条件限制、成本高的弊端。
该时钟系统可用于于机场、医院、电力、火车站、地铁轻轨、广播电视时钟、体育馆时钟、车载时钟、办公大楼时钟、酒店时钟、学校时钟等不同领域的公共场所。
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母钟(PN10 型GPS卫星同步时钟):可自动接收GPS卫星同步时间信号,并以此为依据,通过RS485差分模块接口,向各子钟发送授时信号。同时,它还可以通过NTP网络对时模块的RJ45接口,向计算机局域网及体育场、馆呼叫系统等其他智能化设施网络提供标准时基。
单联倒计时钟:单面或双面显示。一般工作在与母钟同步状态,无积累误差。一旦与母钟失步,可依靠内部守时模块进行精确的自守时运行显示时间,直到再次被母钟同步。
倒计时钟日常只显示“时、分、秒”信息。在倒计时开始时,“时、分、秒”信息的左侧会点亮LED点阵式“倒计”字符提示。其倒计时显示功能由时钟管理系统(维护终端)在需要的时间段灵活设定。
单面(SD1301-R、SD1501-R)子钟壁挂式安装。双面(SD1302-R、SD1502-R)子钟吊挂式安装。
单联数字子钟:单面或双面显示。一般工作在与母钟同步状态,无积累误差。一旦与母钟失步,可依靠内部守时模块进行精确的自守时运行显示时间,直到再次被母钟同步。
单面(SD1401、SD1501)子钟壁挂式安装。双面(SD1402、SD1502)子钟吊挂式安装。
双联(SD2401、SD2501)数字子钟:单面双联显示,一般工作在与母钟同步状态,无积累误差。一旦与母钟失步,其也能以靠内部守时模块进行精确的自守时运行显示时间,直到再一次被母钟同步。
SD2401数字子钟壁挂式安装(背面有壁挂孔)。
SD2501数字子钟壁挂式安装(背面有壁挂孔)。
SD3401-T演播倒计时子钟:单面红色字符,北京时间一般工作在与母钟同步状态,无积累误差。一旦与母钟失步,可依靠内部守时模块进行精确的自守时运行显示时间,直到再一次被同步。
SD3401-T子钟壁挂式安装(背面有壁挂孔)。
通过时钟管理系统(维护终端)的设定:
在预定播音时间段之前,该子钟联“开播”显示预定正常开播的具体时刻;第二联照常显示北京时间;第三联“区间”显示现在时刻距离开播时刻的倒计时。
在距开播时刻5秒(以事先设定为准)时,联“开播”及第三联“区间”数字都开始秒闪提示(可加入蜂鸣提示)。
一旦到达开播时刻,联“开播”即刻进入正计时状态;第二联照常显示北京时间;第三联“区间”显示预设播音时长的倒计时。
本轮播音结束,联“开播”继续计时5秒;第三联“区间”正计时5秒。后,立刻进入下一轮播音预备、提示计时显示状态。
模拟指针式子钟:模拟指针式子钟外观和普通的指针式石英钟一样。该类子钟主要有SA30(12英寸)、SA40(16英寸)、SA60(24英寸)等几种,基本以钟面直径大小划分。其中SA30为“时、分、秒”3针式走时,其余都是“时、分”2针式走时。一般工作在与母钟同步状态,无积累误差。一旦与母钟失步,能依靠内部守时模块进行精确的自守时运行显示时间,直到再一次被同步。
母钟的安装:母钟(PN10卫星同步时钟 )的外形是个19英寸1U标准上架式机箱,可以和网络交换机等其他设备安装在同一服务器机架内,也可以独立平放在其他工作平面上。
母钟天线的安装:母钟天线的两端接口,出厂时已经做好。一般天线探头需要安装在楼顶露天较开阔地带,另一头接在母钟背面接线端子上。
安装:子钟的安装根据需要安装的实际地点固定即可。一般为壁挂式和吊挂式两种。
母钟与时钟管理系统的连接:系统出厂时配有专用232连接线,1端接入时钟管理系统电脑主机的232串口,另1端接入母钟(卫星同步时钟)的维护端口。此线的连接,也可由公司派人调试时完成。
母钟与网络的连接:母钟出厂时标配有3米长度的网线,只要将其两端RJ45水晶插头分别插进母钟的NTP网络对时模块相应插口及网络交换机的RJ45口就行。此网线的连接,也可由公司派人调试时完成。
母钟与子钟的连接:母钟的差分485驱动模块具有8对信号输出端,每一对端子可以为多128个以内的子时钟群提供授时。
子钟485信号线的敷设:
各线路从机房出线时,都应从弱电系统线槽内走,应避免和其他照明及动力线路一起。接入就近个子钟后,再从该子钟并联引出至下一个子时钟(手拉手方式)。通常引出线接入子钟接线端子时,不能把主干线的屏蔽层剪断。主干线屏蔽层应该有可靠接地。
485信号线宜从头至尾手拉手一根到底,不要有中途分叉出现树形结构。一般建议不同走向的子种群,应该分别从8对出线端子接出不同走向的485信号线去驱动。
RS485信号线布线时需要分清A、B线,从头至尾不能搞混,同时不能有其他电源接入。信号线建议采用RVVP 2 x0.75的型号。
如果有模拟子钟,应该与数字子钟分开接在不同的信号线上。
母钟与子钟的远授时距离一般为1200米。
电源与功耗:
母钟:本地电源
85~265VAC或110V~220VDC。功耗≤10W。
数字子钟:本地电源
85~265VAC或110V~220VDC。功耗≤15W。
模拟子钟:本地电源
220VAC。功耗≤5W。
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GPS同步时钟也是基于最新型GPS高精度定位授时模块开发的基础型授时应用产品。能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式,从而完成同步授时服务。 GPS同步时钟主要由以下几部分组成:GPS/GNSS接收机,其中可以为GPS/GLONASS/BD/GALILEO等,高精度OCXO或铷钟,本地同步校准单元,测差单元,误差处理及控制结构,输入输出等几部分。我们知道通信系统可以分成同步通信系统和异步通信系统两种。所谓同步通信,要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号,只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符,使发收双方建立同步,此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。这样一方面省去了存储器(异步通信系统需要存储器保存接收到的信号后再解码),同时也确保了实时性。在最初的同步通信系统中,我们会找到一个时钟源,然后把所有的收发子系统都接到这个时钟源上。小型的同步通信系统完全可以这样做,比如一台电脑中的一个同步通信的系统,他们就用电缆线接到一个共同的时钟源上,再来收发信号。可是一旦同步通信的系统变大到全国性的呢?如果还用电缆或者光缆接到同一个时钟源上,会发生很多问题。首先,建设的成本太大了,要在全国范围内铺设线路,只为传输一个时钟信号,不划算。其次,如果收发信机分别在黑龙江和广东,时钟信号即使以光速传过去,还会产生一定的延时。那么这个问题怎么解决呢?随着GPS系统民用化和其越来越广泛的应用,人们似乎看到了解决方案。后来就诞生了以‘GPS时钟’(GPS clock)为主的‘时钟信号广播系统’(radio clock)。每个GPS卫星上都有2~3个高精度的原子钟,这几块原子钟互为备份的同时,也互相纠正。另外地面的控制站会定期发送时钟信号,和每一颗卫星进行时钟校准。这样的时钟系统堪称世界上最精准的了,为什么不能用来做radio clock呢。不管什么同步通信系统,大家都接入GPS卫星信号,将其中的时钟信号解码,那大家就有了精准的同步时钟源了。当然你可能会担心卫星信号传送到地面的延迟问题。GPS信号中自带了误差纠正码,接收端可以很容易的把延迟的这段传输延迟去掉。另外,由于卫星信号很微弱,只有在室外才能接受的到,因此每个GPS授时系统都应当有室外天线,否则就不能用了。这样一来上面列出的两个问题都解决了。用来铺设全国性电缆并不是每家公司都有资金实力的,而且铺设的成本用来买GPS接收器,那肯定可以买到无数个了。而延时的问题,也被GPS出色的编码系统所解决了。真的是太完美了。关于radio clock,世界上还有其他的一些系统,包括欧盟的伽利略卫星导航系统、中国的北斗卫星导航系统等,都有授时的功能。时间(周期)与频率互为倒数关系,两者密不可分,时间标准的基础是频率标准,所以有人把晶体振荡器叫‘时基振荡器’。钟是由频标加上分频电路和钟面显示装置构成的。四种实用的时间频率标准源(简称钟)◆ 晶体钟◆ 铷原子钟◆ 氢原子钟◆ 铯原子钟常用的时间坐标系时间的概念包含时刻(点)和时间间隔(段)。时系(时间坐标系)是由时间起点和时间尺度单位--秒定义(又分地球秒与原子秒)所构成。常用的时间坐标系:◆ 世界时(UT)◆ 地方时◆ 原子时(AT)◆ 协调世界时(UTC)◆ GPS时定时、时间同步与守时◆ 定时:是指根据参考时间标准对本地钟进行校准的过程);授时(指采用适当的手段发播标准时间的过程);◆ 时间同步:是指在母钟与子钟之间时间一致的过程,又称时间统一或简称时统);◆ 守时:是指将本地钟已校准的标准时间保持下去的过程,国内外守时中心一般都采用由多台铯原子钟和氢原子钟组成的守时钟组来进行守时,守时钟组钟长期运行性能表现最好的一台被定主钟(MC)。2.GPS时间是怎样建立的为了得到精密的GPS时间,使它的准确度达到&100ns(相对于UTC(USNO/MC)):◆ 每个GPS卫星上都装有铯子钟作星载钟;◆ GPS全部卫星与地面测控站构成一个闭环的自动修正系统;◆ 采用UTC(USNO/MC)为参考基准。GPS定时原理基于在用户端精确测定和扣除GPS时间信号的传输时延(Δt),以达到对本地钟的定时与校准。GPS定时准确度取决于信号发射端、信号在传输过程中和接收端所引入的误差,主要误差有:◆ 信号发射端:卫星钟误差、卫星星历(位置)误差;◆ 信号传输过程:电离层误差、对流层误差、地面反射多路径误差;◆ 接收端:接收机时延误差、接收机坐标误差、接收机噪声误差。GPS校频原理根据频率和周期互为倒数的关系,可采用比时法(测时间间隔)的方法(以GPS的秒信号为参考)来测量本地钟的频率准确度(Δf/f),以达到校频的目的。Δf/f=(Δt2-Δt1)/(t2-t1) ------------ [3](式中Δt2、Δt1分别为t2、t1时刻测得的本地钟与GPS时的时差值)。4.进一步提高定时准确度的几种途径◆ 采用GPS双频、相位测量技术;◆ 选用更高精度的GPS时间传递接收机;◆ 采用GPS共视法比对技术与卫星转发双向法技术。高精度时间基准已经成为通信、电力、广播电视、安防监控、工业控制等领域的基础保障平台之一。卫星导航定位系统可提供高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时服务,授时性能优异;高精度、低成本;安全可靠;全天候;覆盖范围广。GPS时钟也是基于最新型GPS高精度定位授时模块开发的基础型授时应用产品。能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式,从而完成同步授时服务。 GPS时钟主要分为两类,一类是GPS授时仪,主要输出时标信息,包括1PPS及TOD信息;另外一类是GPS同步时钟,后者输出利用卫星信号驯服OCXO或者铷钟得到的高稳定频率信息,以及本地恢复的更平稳的时标信号。GPS同步时钟主要由以下几部分组成:GPS/GNSS接收机,其中可以为GPS/GLONASS/BD/GALILEO等,高精度OCXO或铷钟,本地同步校准单元,测差单元,误差处理及控制结构,输入输出等几部分。其主要原理是通过GPS或其他卫星导航系统的信号驯服晶振,从而实现高精度的频率和时间信号输出,是目前达到纳秒级授时精度和稳定度在1E12量级频率输出的最有效方式。内部还可以增加IRIG-B码,DCF77码,NTP时间服务器等单元。GPS同步时钟一种高科技智能的、可独立工作的时间服务器兼完整的基准时钟源(PRS),它能提供基于NTP/SNTP协议的标准时间及自我完善性监控的、高稳定的一级时钟同步信号。GPS同步时钟从GPS(或北斗)地球同步卫星上获取标准时钟信号息,通过专用接口及协议向外传输GPS时钟、GPS同步时钟、卫星同步时钟都是一样的,都是针对自动化系统中的计算机、控制装置等进行校时的高科技产品,GPS数字产品它从GPS卫星上获取标准的时间信号,将这些信息通过各种接口类型来传输给自动化系统中需要时间信息的设备(计算机、保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、安全自动装置、远动RTU),这样就可以达到整个系统的时间同步。常规时钟频率产生方法可以是晶体、铷钟等。但晶体会老化,易受外界环境变化影响,长期的精度漂移影响;原子钟长期使用后也会产生偏差,需要定时校准。而GPS系统由于其工作特性的需要,定期对自身时钟系统进行修正,所以其自身时钟系统长期稳定,具有对外界物理因素变化不敏感特性。晶体或铷钟以GPS为长期参考,可以获得低成本、高性能的基准时钟。在网络正常工作状态下,GPS时钟具有与GPS主钟相同的频率准确度;由于在某些特殊情况下GPS时钟信号会暂时消失,所以基于GPS的时钟模块一般需要另一个外部时钟作为后备输入,预留有外接时钟的时基和频标信号(如GLONASS、中国双星、铷原子钟等)接口。另外,GPS时钟其频率准确度还具有自身保持性能。GPS时钟频率模块提供所需的各种时频的信号,并输出定位时间信息、GPS接收机是否工作正常、输出的时间信号是否有效、时钟和频率处理模块激活状态、异常告警等等。电力自动化系统内有众多需与GPS时钟同步的系统或装置,如DCS、PLC、NCS、SIS、MIS、RTU、故障录波器、微机保护装置等。在确定GPS时钟时应注意以下几点:(1)这些系统分属热控、电气、系统专业,如决定由DCS厂商提供的GPS时钟实现时间同步(目前通常做法),则在DCS合同谈判前,就应进行专业间的配合,确定时钟信号接口的要求。(GPS时钟一般可配置不同数量、型式的输出模块,如事先无法确定有关要求,则相应合同条款应留有可调整的余地。)(2)各系统是否共用一套GPS时钟装置,应根据系统时钟接口配合的难易程度、系统所在地理位置等综合考虑。各专业如对GPS时钟信号接口型式或精度要求相差较大时,可各自配置GPS时钟,这样一可减少专业间的相互牵制,二可使各系统时钟同步方案更易实现。另外,当系统之间相距较远(例如化水处理车间、脱硫车间远离集控楼)时,为减少时钟信号长距离传送时所受的电磁干扰,也可就地单设GPS时钟。分设GPS时钟也有利于减小时钟故障所造成的影响。(3)IRIG-B码可靠性高、接口规范,如时钟同步接口可选时,可优先采用。但要注意的是,IRIG-B只是B类编码的总称,具体按编码是否调制、有无CF和SBS等又分成多种(如IRIG-B000等),故时钟接收侧应配置相应的解码卡,否则无法达到准确的时钟同步。(4)1PPS/1PPM脉冲并不传送TOD信息,但其同步精度较高,故常用于SOE模件的时钟同步。RS-232时间输出虽然使用得较多,但因无标准格式,设计中应特别注意确认时钟信号授、受双方时钟报文格式能否达成一致。(5)火电厂内的控制和信息系统虽已互连,但因各系统的时钟同步协议可能不尽相同,故仍需分别接入GPS时钟信号。即使是通过网桥相连的机组DCS和公用DCS,如果时钟同步信号在网络中有较大的时延,也应考虑分别各自与GPS时钟同步。通过站间和星地时间比对观测与处理完成地面站间和卫星与地面站间时间同步.具体操作如下:通过分布国土内的监测站负责对其可视范围内的卫星进行监测,采集各类观测数据后将其发送至主控站,由主控站完成卫星轨道精密确定及其它导航参数的确定、广域差分信息和完好性信息处理,形成上行注入的导航电文及参数.通过以上工作同步完成后,星地间的时钟也就同步了!国际时间标准的协调与建立从二十世纪八十年代末,国际计量局(BIPM)的时间部,就开始正式采用标准化的GPS共视比对方法,把全世界几十个守时中心的主钟沟通起来,并建立了准确度最高的国际原子时(TAI)和国际协调世界时(UTC/BIPM)。我国有三个实验室参加了国际时间标准的协调,它们是:◆ 中国科学院陕西天文台(CSAO);◆ 国家计量研究院(NIM);◆ 航天无线电计量测试研究所(BIRM)。新型时频计量传递系统的建立(1)、传统时频计量传递的特点:◆ 一般是按国家级计量单位、一级计量站、二级计量站和使用单位四级逐级传递;◆ 受检时频标准源或仪器设备必须往返搬运,检定校准后的状态在搬运中难免受到破坏;◆ 传统的时频计量一般只能按检定周期(一般为一年)进行,难以进行经常性和实时的计量测试。(2)、通过采用GPS共视法时间比对和互联网技术,可以建立不需搬运的、实时的、完全新型的时频遥远校准系统。下面列举3款常用的gps同步时钟产品:SYN2101型NTP网络时间服务器是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款基于NTP/SNTP协议的时间服务器,接收GPS卫星信号,从GPS地球同步卫星上获取标准时钟信号信息,将这些信息通过TCP/IP网络传输,为网络设备(用户)提供精确、标准、安全、可靠和多功能的时间服务,同时产生1PPS(秒信号)同步脉冲信号及串口时间信息,前面板显示年月日时分秒等信息,是一款实现时间同步的实用时钟设备。SYN4505型标准同步时钟是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款多功能时钟设备,内装高精度恒温晶振0CXO,接收北斗二代/GPS/GLONASS卫星信号和IRIG-B码信号,优先选择卫星信号,使用外部定时信号对本机进行时间同步,产生交直流IRIG-B码信号、时、分、秒脉冲信号、NTP网络授时,串行口时间信息和1PPS(秒信号)同步脉冲信号,是电力系统建立时间尺度、实现时间统一同步的实用电子仪器。SYN4102型GPS同步时钟是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款高精度锁相时钟频率源,接收GPS信号,使恒温晶振输出频率同步于GPS卫星铯原子钟信号上,提高了频率信号的长期稳定性和准确度,能够提供铯钟量级的高精度时间频率标准,是一款高性价比时频产品。以上三款产品具有:信号丰富可提供跟踪UTC时间的10MHz,1pps、IRIG-B、RS232、RS422、RS485等信号。参考源灵活,根据不同需要可配置为单GPS、单北斗或GPS/GLONASS参考源。高可靠性,工业级元器件、大规模集成电路和独创的高效智能保持算法保证了该产品优异的可靠性和可用性。高准确度,在全天有星的情况下,天平均频率准确度优于1E-12(连续跟踪GPS信号24小时后);满足ITU-T G.811对1级基准时钟源的要求。同步时钟采用了低相噪锁相环技术和大规模集成电路设计,内置高稳定度恒温晶振OCXO和高品质、高精度授时型GPS接收机,采用先进的GPS频率测控技术,对晶体振荡器 的输出频率进行精密测量与调节,使其输出频率精确同步在GPS系统上,提供高精度的时间频率基准信号,能够输出满足ITU-T G.811要求1级基准时钟源,可以使用在数字交换机、SONET和SDH传输系统上。同时还可以为任何级别的定时信号发生器(TSG)提供1级时钟同步信号,可以向外提供跟踪与UTC时间的2.048Mb/s(E1)和2.048MHz输出信号。同步时钟的Opt-EIO选项能够提供再定时功能,可接收E1信号并利用本身精准的时间参考信号对其进行重新解码,输出波形符合ITU-T G.703码型为HDB3的 E1信号,当设备自身降质或者断电时,将启动直通模式将接收到的E1信号输出。同步时钟输出的1pps信号是GPS驯服晶振输出频率信号经过分频后得到的,相位与载波信号严格一致,且不受GPS秒脉冲短时间随机跳变带来的影响,相当于UTC时间基准的“复现”。这种特性特别适合于通信基站等对时间频率要求严格的系统。同步时钟具有智能学习算法,在GPS驯服晶振的过程中能够不断“学习”晶振的漂移等特性,当GPS出现异常或不可用时,能够自动切换到保持模式,利用高效的智能保持算法,依靠内置高稳晶振继续提供高可靠性的时间和频率信号输出,在短时间内仍保持有较高的精度。当设备断电重新开机后,设备可以利用原来已经存储的历史数据,使时钟在较短的时间内达到较高的准确度。
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