K801主时钟

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    K801主时钟

    来源:http://www.ruicheng-china.cn    发布于:2010/6/23 9:26:55    点击量:

     

     
    K801主时钟(北斗二代卫星同步时钟,GPS北斗双模时钟服务器,GPS时间同步系统)是我公司开发研制的应用北斗二代授时技术/ GPS授时技术/高稳晶体振荡器守时技术授时的标准时间显示和发送的装置,外部基准采用GPS/北斗双时钟源。
    K801主时钟组合选用高精度授时型北斗二代接收机/ GPS 接收机/外部B码基准,提供高可靠性、高冗余度的时间基准信号,并采用时间频率测控技术驯服晶振,使守时电路输出的时间同步信号精密同步在北斗/ GPS/外部B码时间基准上,输出短期和长期稳定度都十分优良的高精度同步信号。
    K801主时钟采用精准的测频与智能驯服算法,使振荡器时间频率信号与北斗卫星/GPS卫星/外部B码时间基准保持精密同步。由于装置输出的1PPS等时间信号是内置振荡器的分频秒信号输出,同步于北斗/GPS信号但并不受北斗/GPS秒脉冲信号跳变带来的影响,相当于UTC时间基准的复现。采用了“智能学习算法”的北斗时钟,在驯服晶振过程中能够不断“学习”晶振的运行特性,并将这些参数存入板载存储器中。当外部时间基准出现异常或不可用时,装置能够自动切换到内部守时状态,并依据板载存储器中的参数对晶体振荡器特性进行补偿,使守时电路继续提供高可靠性的时间信息输出,同时避免了因晶体振荡器老化造成的频偏对守时指标的影响。
    K801主时钟采用表面贴装技术生产,大规模集成电路设计,以高速芯片进行控制,具有精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单等特点,全自动智能化运行,免操作维护,适合无人值守。
    K801主时钟采用模块化结构设计,其输入、输出、电源等均可灵活配置,并具有丰富的各类模块及板卡供选择(特殊需求可提供定制服务),对时信号的种类和数量都可根据需要灵活选择配置。装置有标准RS232、RS422/485、脉冲、IRIG-B、DCF77、PTP、NTP/SNTP协议时间输出等接口形式,可以适应各种不同设备的对时需要,广泛应用于电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、政府机关、IT等领域。
     
    装置的特点
    1时间精度高,达20nS。
    2守时精度高。装置内部守时单元采用了时间频率测控技术与智能驯服算法,晶体选用高精度恒温晶体振荡器,使装置守时准确度优于7*10-9(0.42μS/分钟),即在外部时间基准异常的情况下,每天时钟走时误差不超过0.6mS。如选配铷原子钟,优于1μS /24小时。
    3采用双电源冗余供电,并选用高性能、宽范围开关电源,工作稳定可靠,装置电源供电自适应。(按订货技术协议配置,缺省为单电源。)
    4采用GPS/BD2双系统精密授时,支持单GPS、单北斗、双GPS、双北斗、 GPS/北斗联合授时多种授时方式,并可通过串口、面板菜单等途径修改授时方式。
    5应用北斗二代授时技术/GPS授时技术/B码基准解码接收技术/高稳晶体振荡器守时技术授时,实现多基准冗余授时,能够智能判别北斗信号、GPS信号、外部B码时间基准信号的稳定性和优劣,并提供多种时间基准配置方法。
    6采用精准的测频与“智能学习算法”,使守时电路输出信号与北斗卫星/GPS卫星信号/IRIG-B时间基准保持精密同步,消除因晶体振荡器老化造成的频偏带来的影响。
    7具有外部时间基准信号时延补偿功能,能够补偿外部时间基准信号(IRIG-B)的传输延时,从而保证了时间基准信号的精度。
    8由于装置输出的1PPS等时间信号是内置振荡器的分频秒信号输出,同步于北斗/GPS系统但并不受北斗/GPS秒脉冲信号跳变带来的影响,相当于UTC时间基准的复现
    9机箱经防磁处理,抗干扰能力强。
    10北斗/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,不受电厂/变电站地域条件和环境的限制。
    11装置具有自复位能力,在因干扰造成装置程序出错时,能自动恢复正常工作。
    12装置可输出一路特殊的供主时钟间互联的IRIG-B(DC)码信号,该信号作为互联主时钟的“后备”外部时间基准,当主时钟的“主”外部时间基准故障时,该信号停止输出。消除当主时钟互联时“主”外部时间基准发生故障所引起的工作状态不确定性。
    13装置所有输入、输出信号均电气隔离,抗干扰能力强。
    14装置有电源中断告警、GPS/北斗失步告警、外部“B码输入”(后备时间基准)消失告警多路报警(继电器空接点)信号输出,可接入电厂/变电站内的监控系统,在线监控装置的运行状况。
    15装置前面板有“电源指示”灯、“秒脉冲指示” 灯、“GPS/北斗信号输入” 灯、“B码信号输入” 灯、“GPS/北斗信号输入异常” 灯、“B码信号输入异常” 灯多种工作状态指示,便于运行值班人员的日常巡视。
    16装置可输出多路脉冲,按要求指定某一特定时间发送一个脉冲(即每天发送一个脉冲),将此脉冲接入自动化测控单元等二次设备,并将贴有时间标签的事件上传电厂/变电站内的监控系统或调度中心,在线检测时钟装置和二次设备的对时状况。
    17装置提供一路可编程的TTL脉冲信号(1PPS/1PPM/1PPH)供时钟的准确度指标测试。
    18装置可通过数码管显示跟踪到的GPS北斗有效卫星个数,直观地反映装置的收星状况。
    19通过面板菜单可直观显示天线的工作状态(断线、短路、正常)。
    20可人工输入起始时间自走时,便于用户模拟调试。
    21装置采用全模块化即插即用结构设计,支持板卡热插拔,配置灵活,维护方便。为将来其它信号基准源(珈俐略卫星信号、上游地面链路的DCLS信号、NTP时间基准信号等) 的接入提供了方便,为今后建设三网合一的数字同步网打下基础。同时为将来电厂/变电站改造扩建时增加或更改对时信号接口提供了方便。
    22完善的北斗和GPS信号的性能监测,自动或手动选择主用卫星信号。支持本地和远程网管,通过WEB方式对设备进行远程管理,完成对设备的卫星接收状况、设备工作状态、参数设置等信息进行管理。
    23装置不仅实现了板卡全兼容,还提供了丰富的信号接口资源和开放式特殊接口设计平台,兼容能力强。装置可提供多路脉冲信号(1PPS、1PPM、1PPH、事件,空接点、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光)、IRIG-B信号(TTL、422、232、AC、光)、DCF77信号(有源、无源)、时间报文(RS232、RS422/485、光)、PTP、NTP/SNTP网络时间信号,可以满足电厂/变电站内不同设备的对时接口要求。
    24脉冲、串口信号输出可编程,按键设置,操作方便。
    25架装式结构,2U、19”标准机箱,安装方便。
     
    装置的技术指标
    1.运行条件
    1)装置环境条件
    工作温度:-200C~+700C
    贮存温度:-400C~+850C
    湿度:<95%。
    2)电源
    交流供电:220V±20%或110V±20% ,   47Hz~63Hz ;
    直流供电:220V±20%或110V±20%;
    装置电源供电自适应。
    3)抗干扰
    在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下,装置不误动作。
    装置静电放电干扰试验、电快速瞬变脉冲群干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、阻尼震荡波干扰试验、浪涌(冲击)干扰试验符合标准GB/T17626-1998(电磁兼容 试验和测量技术)和GB/T15153.1-1998(远动设备及系统 第2部分:工作条件第1篇:电源和电磁兼容),并达到Ⅲ级及以上标准。
    2.技术参数
    1GPS/北斗接收天线
    频率:B1&L1;
    阻抗:50Ω;
    增益:42dB±2dB;(不含电缆)
    噪声系数:≤2.2dB;
    驻波比:≤2.0;
    极化方式:右旋极化;
    外接电缆:RG-58/U
    连接器:BNC-J
    防浪涌抗扰度性能:IEC61000-4-5标准 10kV;
    工作温度:-45℃~+85℃; 
    贮存温度:-50℃~+90℃;
    湿度:100%,结露,全防水;
    天线体积:φ106mm×121mm。
    2GPS/北斗二代信号接收器
    授时模式
    定位授时(支持单系统独立授时、双系统联合授时)
    静态授时(用户输入位置)
    单星授时
    通道:192通道
    授时精度:1PPS优于20nS( 1σ)。
    内部电池:电池类型:锂电池;电池寿命:≮25000h。
    GPS接收器
    接收频率(GPS L1):1575.42MHz(L1信号)。
    接收灵敏度:捕获〈-160dBW,跟踪〈-163dBW。
    同时跟踪:正常状态下可同时跟踪816颗GPS卫星;
                   装置冷启动时不小于4颗卫星;
                   装置热启动时不小于1颗卫星。
    捕获时间:装置冷启动时,〈2min;装置热启动时,〈20s。
    北斗二代接收器
    接收频率(BD2 B1 ):1561.098±4MHz。
    首次定位时间(TTFF):冷启动:35s,热启动:1s,失锁重捕获:<1s;
    定位数据更新率:1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz可选;
    定位精度(RMS):3m,三维;
    速度精度(RMS):0.1m/s;
    3时间保持单元守时精度:时间保持单元晶体振荡器选用OCXO,守时精度优于7*10-9(0.42μS/min)。如选用铷原子钟,守时精度优于1μS/24小时。
    4)功耗:≤20W
    5)平均无故障间隔时间(MTBF)≥70000小时;平均维修时间(MTTR):一般不大于30分,使用寿命不少于20年。正常使用条件下无须维护。
    6)输出时间与协调世界时(UTC)时间同步准确度:≤0.1μS
    7)时间同步信号接口:
    1PPS/PPM/PPH脉冲信号:TTL电平)准时沿:下降沿,下降时间≤10nS
                                                                              下降沿的时间准确度≤0.1μS     
                                                                               脉冲宽度:200mS         
                                                                               输出阻抗:50Ω
                                                  (空接点) 准时沿:下降沿,下降时间≤150nS
                                                                              下降沿的时间准确度≤1μS   
                                                                               脉冲宽度:200mS   
                                                                               允许外接电压:300V/DC,允许电流50mA                   
            空接点脉冲输出端口允许电流ICE100 mA时,订货时须说明。脉冲信号如需上升沿有效,订货时须说明。                            
    时间报文:  
    A通讯波特率: 1200240048009600可选。
    B数据格式:信息位8位,一位起始位,一位停止位,异或非校验,校验帧头之后校验字节之前的时间数据,ASC码。
    C信息格式: 每秒发送一次,格式为: 
                            S T D D D D D D D D D D D D D D D   A       
                             ↑ ↑ ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑  ↑   ↑
                            桢桢时时分分秒秒日日月月年年年年校  
                            头头十个十个十个十个十个千百十个验  
                                   位位位位位位位位位位位位位位字  
                                                                                
                                                                                       
            其中,S与秒脉冲(PPS)的前沿对齐。例如:现在是2002年6月13号18点45分36秒,则发送信息格式为:ST18453613062002 A。另外,可根据客户要求订制特殊规约。                       
    D 准确度:≤0.2mS。(如需更高精度要求,可做到10μS,订货时须说明。)
    IRIG-B(AC)调制信号接口:
    载波频率:1kHz
    信号幅值峰-峰值:高:312V可调,低:符合31调制比要求;
             输出阻抗:600欧姆,变压器隔离输出。
             同步准确度:≤12μS
    IRIG-B(DC)直流偏置信号接口:
    每秒1帧,包含100个码元,每个码元10mS。脉冲宽度编码,2mS宽度表示二进制0、分隔标志或未编码位,5mS宽度表示二进制18mS宽度表示整100mS基准标志。
    秒准时沿:连续两个8mS宽度基准标志脉冲的第二个脉冲的前沿,上升沿。
    帧结构:起始标志、秒(个位)、分隔标志、秒(十位)、基准标志、分(个位)、分隔标、分(十位)、基准标志、时(个位)、分隔标志、时(十位)、基准标志、自当年元旦开始的天(个位)、分隔标志、天(十位)、基准标志、天(百位)(前面各数均为BCD码)、7个控制码(在特殊使用场合定义)、自当天0时整开始的秒数(为纯二进制整数)、结束标志。
    根据TEEE Std 1344-1995规定,在IRIG-B P50-P58位增加了年份。
    准时上升沿的时间准确度≤1μS
    DCF77信号:
    德国校准讯号(简称DCF77):由Physikalisch-Technische Bundesanstalt运营,从法兰克福的东南部发射。载波频率为77.5千赫,时间信息编码采用脉宽调制方式。
    输出准确度:≤1μS。
    NTP协议时间
    支持协议:NTP,SNTP,WEB,ARP,UDP,TCP,Telnet,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP;
    网络接口:10/100M自适应以太网接口,RJ-45
    吞吐量:满足每秒10000次时间请求
    授时记录:保存最新300条
    时间准确度:

    每秒NTP请求量
    时间标识精度
    可处理用户终端请求量
    0~1200
    1~10ms
    48,000
    1200~2400
    10~100ms
    96,000

    10MHz信号(内部守时选用OCXO时指标):
    波形:LVCMOS,方波
    输出电压:VOH min>2.4Vdc,VOL max〈0.5Vdc
    上升/下降时间〈10ns
    占空比:40%~60%,典型50%
    精度:±1.5E_12
    短稳:〈1E_11
    相位噪声:-130dBc/[email protected],如选用铷原子钟-148dBc/[email protected]
    8重量:4.6kg
    9外形尺寸:本装置为架装式结构,高度2U、宽度19标准机箱,具体外形尺寸如图所示:                                
     图K801外形尺寸图
     
    装置的信号输出板卡
    K801主时钟采用插卡式结构,信号输出接口的数量和种类可通过增加相应的插卡来实现。最多可插7块信号输出卡,任意组合。

    序号
    插卡名称
    插卡对时信号
    1
    空接点脉冲信号 输出卡
    每块可输出12路空接点脉冲信号,可根据需要设置为时脉冲、分脉冲、秒脉冲、事件。
    2
    差分脉冲信号
    输出卡
    每块可输出12路差分脉冲(即RS422电平脉冲)信号,可根据需要设置为时脉冲、分脉冲、秒脉冲、事件。
    3
    TTL脉冲信号
    输出卡
    每块可输出12路TTL电平的脉冲信号,可根据需要设置为时脉冲、分脉冲、秒脉冲、事件。
    4
    4路串口信号
    输出卡
    每块以DB9头的接线方式输出四路串口信号,可根据需要设置为RS232串口信息输出和RS422/485串口信息输出。
    5
    12路串口信号
    输出卡
    每块以端子接线方式输出12路串口信号,可根据需要设置为RS232串口信息输出和RS422/485串口信息输出。
    6
    IRIG-B(TTL)信号输出卡
    每块可输出12路TTL电平IRIG-B信号。
    7
    IRIG-B(422)信号输出卡
    每块可输出12路RS422/485电平IRIG-B信号。
    8
    IRIG-B(AC)信号输出卡
    每块可输出12路正弦调制(AC)IRIG-B信号,幅度可调。
    9
    DCF77信号输出卡(两线)
    每块可输出12路DCF77信号。
    10
    DCF77信号输出卡(三线)
    每块可输出8路DCF77信号。
    11
    网络对时信号
    输出卡
    每块可输出1路NTP/SNTP网络对时信号。
    12
    光信号输出卡
    每块光信号输出卡直接输出3路光信号(B码、脉冲、时间报文),光信号格式通过印制板上的短路块实现。

    另外,可根据用户需要设计特定的信号输出卡。
     
    卫星显控软件CDT:
    卫星显控软件CDT(Control & Display Tool)为用户提供图形化界面,通过该软件用户可以便捷地通过串口控制GPS北斗卫星接收机并进行功能设置、获取所需信息。
    CDT 包含以下基本功能:
    用于记录各类日志的图形化窗口(Logging Control View)
    对接收机下发指令的窗口(Console View)
    以ASCII-format 显示并配置当前的接收机的输出窗口(ASCII View)
    显示卫星概略方位、PRN、信噪比的图形化窗口(Constellation View)
    接收机当前点和历史点的轨迹窗口(Trajectory View)
    接收机的位置、速度和时间窗口(PVT View)
    下图分别为星座图、轨迹图、卫星跟踪状态视图:
    图 卫星显控软件CDT图形界面 

     

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