大型综合传感器系统多级分发时频统一方法技术方案

本发明专利技术公开的一种大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，旨在提供一种时频统一可靠，够减小资源开销的多级分发时频统一方法。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：基准时频产生模块通过点对点离散线分发基准时间和基准频率到时间中继模块、时间中继模块继续分发基准时间到1类时频终端和2类时频终端，频网络控制器将基准时间传输到网络上，1类、2类时频终端实时和外部输入的基准时间同步，其中1类时频终端在同步间隔内采用频率中继模块输入的基准频率进行守时，2类时频终端采用自身频率源进行守时，3类时频终端采用实时和网络接收的时间数据包进行同步，并采用时间芯片进行守时来多级分发的时频统一架构。

【技术实现步骤摘要】
大型综合传感器系统多级分发时频统一方法
本专利技术涉及一种航空电子技术工业领域，主要应用于综合传感器系统，提供一种基于面向时频指标需求对时频应用终端进行分类，针对不同分类进行不同设计，采取多级级联分发架构设计，来提高时频统一性能和减小资源开销的时频统一方法。
技术介绍
硬件综合、软件综合、信息综合和功能综合的航空电子系统越来越复杂，综合程度越来越高。综合已从显示器推进到数据处理，又推进到传感器系统。在这样的系统中，以多种共享的资源模块实现各种功能，再也分不出传统的各个分系统的界线。航空电子系统中引入了综合传感器系统(ISS)的概念。大型综合传感器系统传感器类型众多，系统组成复杂、设备异构、分布广域，传感器的时频应用终端种类多数量大，对时频统一的指标要求有高有低。不仅有平台内功能传感器之间的时频统一需求，而且本平台功能传感器还需要与体系内其它平台之间的时频统一需求。但这些时频统一需求指标各异，有高精度时间同步需求，也有低精度的时间同步需求，有对基准频率源的准确度、稳定度及相噪等各类指标的不同等级需求。大型综合传感器系统时频统一功能不仅需要产生和分发基准时间信息、基准频率信号，还要分发与基准时间信息秒前沿同步的采样脉冲信号，还需要保证各时频应用终端对同步的保持。一般为了满足大量时频应用终端的时频统一指标，都需要从时频基准模块获得基准频率和基准时间，首先，时频基准模块受内部资源和接口的限制，不具备输出大数量基准时频的能力，其次，时频基准模块和时频应用终端之间的交联线缆会非常多而乱，不利于工程联试和故障排除。最后，时频应用终端性能需求有高有低时，如果按照最高指标进行相同的设计，同样会增加时频基准模块的资源开销和基准时频的分发开销，而且因为系统内时频应用终端资源组成和接口各异，有些时频应用终端具有FPGA资源，能接收通过离散线以光速传输的高精度时间和接收基准频率，有些时频应用终端仅能接收通过离散线以光速传输的高精度时间，但不支持接收基准频率，还有些时频应用终端只有CPU资源的模块，只能接收网络数据包授时，这类时频应用终端不能接收通过离散线以光速传输的高精度时间。所以大型综合传感器系统时频统一设计应对各时频应用终端进行分类考虑，采取多级级联分发架构，以最小的资源开销来满足各种性能需求，以确保各种传感器均能获得符合指标要求的时间同步信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对大型综合传感器系统时频应用终端数量大、接口和资源类型不同且指标要求不一的特点，提供一种时频统一可靠，时频统一性能高，同时又能够减小资源开销的大型综合传感器系统多级分发时频统一方法。本专利技术解决现有技术问题所采用的方案是：一种大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，其特征在于包括如下步骤：将属于系统公共模块的基准时频产生模块部署在系统资源所在的机架中，选择位于机架/机柜中的接口处理模块进行时频中继处理；基准时频产生模块按照时频指标需求、接口类型和资源类型将时频应用终端分为1类时频终端、2类时频终端和3类时频终端；然后针对不同类别的时频应用终端组建不同的分发架构；基准时频产生模块通过点对点离散线分发基准时间和基准频率到时间中继模块、时间中继模块继续分发基准时间到1类时频终端和2类时频终端，频网络控制器将基准时间传输到网络上，1类、2类时频终端实时和外部输入的基准时间同步，其中1类时频终端在同步间隔内采用频率中继模块输入的基准频率进行守时，2类时频终端采用自身频率源进行守时，3类时频终端采用实时和网络接收的时间数据包进行同步，并采用时间芯片进行守时来多级分发的时频统一架构。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：提高了时频统一功能的可靠性：本专利技术针对大数量的应用终端，采取级联的多级分发时频统一架构，将传统的时频统一设计资源集中处理改进为分散处理，能减小时频统一集中处理的设计压力，降低时频统一集中处理模块工作在高负荷下的故障率，本专利技术基准时频模块仅生成少量的基准时频信号，结合机架/机柜中的接口处理模块进行时频中继处理，这样不仅从基准时频产生到多个时频中继模块的连接线缆数量减少、连接关系清晰，而且从时频中继模块到本子域内时频应用终端的连接关系也清晰简洁，有利于系统联试和故障隔离，提高时频统一功能的可靠性。基准时频分发精度高。本专利技术基于面向时频指标需求对时频应用终端进行分类，针对不同分类进行不同设计，采取多级级联分发架构设计。其一，本专利技术频率中继模块接收外部输入的基准频率，进行区分放大后输出，保证了输出的多路频率和输入的基准频率相参，同时也保证了输出的多路频率具备和输入基准频率有相同的相噪、准确度和稳定度等性能水平。其二，本专利技术时间中继模块采用外部输入的基准频率，首先，和外部输入的基准时间同步处理误差就会是一个在已知区间内的稳定值，区间大于0小于1个系统时钟，其次进行二级分发路径的补偿时，补偿误差也会是个稳定值，最后，在外部基准时间输入间隔期内，时间中继模块内部通过基准频率守时，不会产生守时误差。如果时间中继模块采用自带独立的时钟频率，则同步误差、守时误差和分发误差都会是一个变化值，由于稳定误差更容易通过标校或估计来减小和消除，从而提高了1、2类时频终端的分发精度。其三，本专利技术从基准时频到网络控制器的基准时间分发频度大于10Hz，因第三类时频终端采用网络分发实现时间同步，当外部基准时间输入时，网络控制器上的时间芯片时间就外同步一次，实现和基准时间的精确同步，在同步周期内依靠网络控制器自身时间芯片维护时间，高频度分发能大大减小同步周期，从而减小守时误差，从而提高了3类时频终端的分发精度。时频终端时间同步性能高。其一，本专利技术中的1类时频终端采用外部输入基准频率，在外部基准时间输入间隔期内，第一类时频终端内部通过输入的基准频率守时，因第一类时频终端在基准时间输入间隔期守时的时钟频率就是产生和维护基准时间的基准频率，所以不会产生守时误差，从而第一类时频终端具备最高水平的时间同步性能。其二，本专利技术中的2类时频终端未采用外部输入基准频率，在对时间隔内利用自带的时钟频率源来计时，因自带频率源和基准频率存在准确度差异，这带来了守时误差，并且对时时刻还会产生一个时间阶跃，本专利技术通过实时计算计数值对应的时间刻度，来消除守时误差，从而进一步消除时间阶跃，提高第二类时频终端的时间同步性能。其三，本专利技术中的3类时频终端采用网络分发实现时间同步，网络控制器通过网络高频度(比如50Hz)广播基准时间，时频应用终端每收到一包基准时间数据就计算输入时间数值和自身时间芯片时间的时差，并对时差值进行滤波处理，结合滤波后的时差值和自身时间芯片时间进行时间同步。3类时频终端因对时频度提高，对时间隔变小，在此间隔内的守时误差就减小，从而达到提高3类时频终端时间同步性能的效果。时频统一功能资源开销小。本专利技术基于面向时频指标需求对时频应用终端进行分类，针对不同分类进行不同设计，采取多级级联分发架构设计，以满足系统内所有时频应用终端对时频的需求为目标，通过对时频应用终端进行分类，根据时频应用终端性能需求的高低，不同分类采取不一样的设计成本，保证在满足性能的同时减小了系统设计上的资源开销、接口开销和连接线路开销等等。本专利技术主要用于大型综合传感器系统的时间同步。附图说明下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，其特征在于包括如下步骤：将属于系统公共模块的基准时频产生模块部署在系统资源所在的机架中，选择位于机架/机柜中的接口处理模块进行时频中继处理；基准时频产生模块按照时频指标需求、接口类型和资源类型将时频应用终端分为1类时频终端、2类时频终端和3类时频终端；然后针对不同类别的时频应用终端组建不同的分发架构；基准时频产生模块通过点对点离散线分发基准时间和基准频率到时间中继模块、时间中继模块继续分发基准时间到1类时频终端和2类时频终端，频网络控制器将基准时间传输到网络上，1类、2类时频终端实时和外部输入的基准时间同步，其中1类时频终端在同步间隔内采用频率中继模块输入的基准频率进行守时，2类时频终端采用自身频率源进行守时，3类时频终端采用实时和网络接收的时间数据包进行同步，并采用时间芯片进行守时来多级分发的时频统一架构。

【技术特征摘要】
1.一种大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，其特征在于包括如下步骤：将属于系统公共模块的基准时频产生模块部署在系统资源所在的机架中，选择位于机架/机柜中的接口处理模块进行时频中继处理；基准时频产生模块按照时频指标需求、接口类型和资源类型将时频应用终端分为1类时频终端、2类时频终端和3类时频终端；然后针对不同类别的时频应用终端组建不同的分发架构；基准时频产生模块通过点对点离散线分发基准时间和基准频率到时间中继模块、时间中继模块继续分发基准时间到1类时频终端和2类时频终端，频网络控制器将基准时间传输到网络上，1类、2类时频终端实时和外部输入的基准时间同步，其中1类时频终端在同步间隔内采用频率中继模块输入的基准频率进行守时，2类时频终端采用自身频率源进行守时，3类时频终端采用实时和网络接收的时间数据包进行同步，并采用时间芯片进行守时来多级分发的时频统一架构。2.如权利要求1所述的大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，其特征在于：时间中继模块对分发传输路径时延进行预补偿后，将输出补偿修正后的基准时间多级分发到接收外部输入基准频率的1类时频终端和不接收外部输入基准频率的2类时频终端，3类时频应用终端每收到一包网络时间数据就进行一次时间同步并采用自身时间芯片进行守时。3.如权利要求1所述的大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，其特征在于：第一第二类时频应用终端包含了1类时频终端1、1类时频终端2、…1类时频终端N，2类时频终端1，2类时频终端2…2类时频终端N，第三类时频应用终端包含了连通网络的3类时频终端1、3类时频终端2、…3类时频终端N；对于1类和2类时频应用终端，基准时间采用IRIG-B码协议，分发内容包括时间信息和时间同步脉冲，对于3类时频应用终端，基准时间分发内容仅包括时间信息。4.如权利要求1所述的大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，其特征在于：在组建不同的分发架构中，组建时频统一功能的组成模块，组成模块主要包括：基准时频产生模块、时间中继模块、频率中继模块、网络控制器和时频应用终端，其中时频应用终端是各类传感器的数字类模块。5.如权利要求1所述的大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，基准时频产生模块通过点对点离散线连接具有时间中继功能的时间中继模块、频率中继模块和网络控制器，时间中继模块和频率中继模块通过点对点固定线路连接时频应用终端，并部署于端机或机架及机柜中的接口模块里。6.如权利要求1所述的大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，其特征在于：基准时频产生模块对分发传输路径时延进行预补偿后输出补偿修正后的基准时间，时间中继模块接收基准时频产生模块输出的基准时间和外部输入的基准频率，并实现和基准时间的同步，在外部基准时间输入间隔期内，通过外部输入的基准频率进行守时，对分发传输路径时延进行预补偿后输出补偿修正后的基准时间。7.如权利要求1所述的大型综合传感器系统多级分发时频统一方法，其特征在于：基准时频模块完...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文焘，段求辉，钱东，芮锡，李亚军，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51