一种时间监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种时间监测装置，包括：北斗参考时间间隔测量系统模块、中央处理模块、信号测量模块、北斗卫星导航系统、内置铷钟，北斗参考时间间隔测量系统模块分别与北斗卫星导航系统、内置铷钟、中央处理模块、信号测量模块相连接。本实用新型专利技术的优点是：(1)通过FPGA芯片实现对1PPS时间信号的直接测量；FPGA可直接处理1PPS信号，而无需采用复杂的电路对1PPS信号进行转化，从而能够保证测量的精度；(2)具备网络通信接口，可与时间监测系统交换数据；(3)可利用USB直接读取数据进行分析。

A time monitoring device

The utility model provides a time monitoring device, including the Beidou reference time interval measurement system module, the central processing module, the signal measurement module, the Beidou satellite navigation system, the built-in rubidium clock, the Beidou reference time interval measurement system and the Beidou satellite navigation system, the built-in rubidium clock, the central processing model, respectively. Block and signal measurement module are connected. The advantages of the utility model are: (1) direct measurement of 1PPS time signal through FPGA chip; FPGA can directly process 1PPS signal, without the need of complex circuit to transform 1PPS signal, thus can guarantee the accuracy of measurement; (2) have network communication interface, can exchange data with time monitoring system; (3) available USB reads the data directly for analysis.

【技术实现步骤摘要】
一种时间监测装置
本技术涉及通讯
，特别涉及一种时间监测装置。
技术介绍
随着科技的发展和社会的进步，许多行业对时间精度的要求也越来越高。在电力、交通、通信、金融等各个领域，精确的时间信号才能够保证各种自动化设备的正常运行，而1秒钟的时间差都有可能导致数据统计失误，造成无法挽回的经济损失。目前针对这一问题普遍的解决方法是建立时间同步系统。即将绝对时间UTC应用于各大厂矿企业内，使得厂内有时间标记需求的设备能够使用同一个时间参照体系，从而实现各类设备内部时间的一致。当前应用最安全和成熟的是北斗卫星对时技术。北斗是我国自主控制的全球卫星导航系统，由35颗在空间运行的卫星和地面控制站组成，在地球表面任一地点、任一时刻北斗卫星信号接收器都可收到足够多数量的北斗卫星信号。精确计算接收器所在当前空间位置和时间，其时间精度相对UTC时间误差可达纳秒级。北斗时钟是一个非常精确的时间源，绝大多数的时间同步网络都把它作为基准时间源。获得时间信息后还要对信息进行分发和传输，才能够最终到达各种需要对时的装置。常用的时间信号格式有IRIG-B时间码、脉冲信号、时间报文等，以模拟或数字时间信号的方式进行传输。当前国内许多电厂、变电站、通信大楼内分别建立了独立的北斗和GPS时间同步系统，但由于各站内的卫星接收机性能良莠不齐，直接影响到时间基准信号的准确性；即使所有电站全部使用同样的卫星接收机设备，当某些设备由于特殊原因无法接收卫星信号而切换到内部保持输出时，与其他正常运行的北斗或GPS设备也会造成信号的差异。无论是局部区域的同步还是网同步，都需要以精确的时间信息为基础。一方面需明确各同步点的时钟信息是否准确，避免因设备老化或疏于维护造成经济损失；另一方面从主时钟到下游时钟或用户设备，往往由于传输距离或是网络堵塞造成时延，要消除这些时延也需要获取各点的时间精度，只有对时间进行精确的测量才能够保证数据的准确。国内现有技术只能对1PPS时间脉冲信号进行间接的测量，需要通过示波器比对波形，而对于1PPS信号精度无法直接测量，只能通过转换装置先将其转换为模拟或数字信号，再利用统计学推算，这显然无法满足当前时间同步组网的要求。现有测量方法具体描述如下：1.测量所用装置和仪表（1）基准参照时钟源，能跟踪GPS，相对UTC时间<100ns，提供秒脉冲（1PPS）测量口，测量精度达10ns；（2）数字示波器，能测试时间信号的波形和电平。2.测量原理图如图1所示，将基准参照时钟源提供的1路1PPS信号和待测时间信号分别接入数字示波器的A、B端口，以基准参照时钟源信号作为触发将两路信号的波形进行对比，两路信号起始上升沿的相位差Δt定义为待测信号的精确度。现有技术的主要缺点在于：1.无法直接测量1PPS时间信号的精度，只能通过转换装置间接测量，无法保证测量的准确；2.基准参照时钟源的选择无统一标准，参照物的不同可能导致最终测量结果的偏差；3.人为读取相位差Δt，容易造成较大误差；4.测量仪器较多，基准参照时钟源还需外接GPS天线，仪器之间接线繁琐。携带极为不便，不利于用户现场的信号测试。5.不能同时测量多个时间信号。6.不能连续在线测量。7.不能与监测系统进行数据交换。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可实现1PPS时间信号的直接测量，能获得高精度的时间测量结果，可消除测量结果读取的误差，且安装在机架上24小时连续运行的时间监测装置。为了实现上述目的，本技术提供了一种时间监测装置，包括：北斗参考时间间隔测量系统模块、中央处理模块、信号测量模块、北斗卫星导航系统、内置铷钟，北斗参考时间间隔测量系统模块分别与北斗卫星导航系统、内置铷钟、中央处理模块、信号测量模块相连接。还包括：网管模块，中央处理模块与网管模块相连接；以及信号接口，信号接口与信号测量模块相连接，信号为1PPS信号，通过信号接口被信号测量模块所接收。北斗参考时间间隔测量系统模块包括北斗接收卡板、微控制器、可编程逻辑芯片,可编程逻辑芯片分别与北斗接收卡板、微控制器相连接，微控制器分别与北斗接收卡板以及信号测量模块相连接；北斗接收卡板接收来自北斗卫星导航系统的信号并进行解析后，分别提供两路脉冲信号，一路脉冲信号送入微控制器，一路脉冲信号送入可编程逻辑芯片；同时内置铷钟提供一路标准参考信号给可编程逻辑芯片，经可编程逻辑芯片处理后生成两路脉冲标准时间信号，其中，一路脉冲标准时间信号直接输出为标准信号可单独作为高性能基准时钟使用，一路脉冲标准时间信号送入信号测量系统作为时钟基准信号；可编程逻辑芯片对多路时间输入信号处理分析，将待测信号与上述两路标准信号进行对比、计算和处理，从而实现对信号时间信息的精确测量。两路脉冲标准时间信号，一路为10MHz标准时间信号，一路为1PPS秒脉冲标准时间信号。中央处理模块由PXA270集成芯片、显示屏接口、USB接口组成，PXA270集成芯片分别与显示屏接口、USB接口连接；通过液晶触摸屏可将控制信号送入中央处理模块，经PXA270集成芯片处理后将控制信号送入的微控制器。由北斗参考时间间隔测量系统模块生成的时间测量结果信号经PXA270集成芯片处理后，通过USB接口送入移动存储器记录测量数据以供分析；同时，将测量结果信号送入信号测量模块以供处理，同时PXA270集成芯片还可将处理后的异常信号通过显示屏显示。1PPS测量模块为FPGA处理芯片。北斗参考时间间隔测量系统模块还包括RJ45接口，待测的1PPS信号由RJ45接口接入北斗参考时间间隔测量系统模块。工作时，北斗参考时间间隔系统模块中，从天线接收下来的北斗信号通过北斗接收卡板送入微控制器进行处理，然后送入可编程逻辑芯片。设备内置铷钟提供10MHz的标准参考信号作为逻辑芯片的处理参考。包括1PPS在内的多种时间码信号接入可编程逻辑芯片，再经过可编程逻辑芯片处理生成标准10MHz和1PPS时间参考信号，分别送入设备后端口和高分辨率1PPS测量系统作为参考信号。上游接入的IPPS时间信号送入1PPS测量模块，经模块中的关键部件——FPGA专用集成电路芯片处理后，送入中央处理模块进行处理，实现对1PPS信号的直接测量。本专利技术通过FPGA芯片实现1PPS对时信号的直接测量，FPGA为大规模可编程逻辑芯片，具有逻辑单元灵活、集成度高等特点，可直接处理1PPS信号，从而能够保证测量的精度。本专利技术采用铷钟作为内部时钟，并将其信号与北斗卫星信号进行对比，将北斗卫星信号长、稳、好的优点与铷钟信号短、稳、好的优点进行综合，得到较高精度的基准参考时钟源信号，进一步确保了测量结果的精确性。本专利技术的优点是：(1)通过FPGA芯片实现对1PPS时间信号的直接测量；FPGA可直接处理1PPS信号，而无需采用复杂的电路对1PPS信号进行转化，从而能够保证测量的精度；(2)具备网络通信接口，可与时间监测系统交换数据；(3)可利用USB直接读取数据进行分析。附图说明图1为现有技术时间测量的原理图；图2为本技术的一个较佳实施例的一种时间监测装置的结构示意图；图3为本技术的一个较佳实施例的一种时间监测装置的北斗参考时间间隔测量系统模块的结构示意图；图4为本技术的一个较佳实施例的一种时间监测装置的中央处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时间监测装置，其特征在于，包括：北斗参考时间间隔测量系统模块、中央处理模块、信号测量模块、北斗卫星导航系统、内置铷钟，所述北斗参考时间间隔测量系统模块分别与所述北斗卫星导航系统、所述内置铷钟、所述中央处理模块、所述信号测量模块相连接。

【技术特征摘要】
1.一种时间监测装置，其特征在于，包括：北斗参考时间间隔测量系统模块、中央处理模块、信号测量模块、北斗卫星导航系统、内置铷钟，所述北斗参考时间间隔测量系统模块分别与所述北斗卫星导航系统、所述内置铷钟、所述中央处理模块、所述信号测量模块相连接。2.如权利要求1所述的时间监测装置，其特征在于，还包括：网管模块，所述中央处理模块与所述网管模块相连接；以及信号接口，所述信号接口与所述信号测量模块相连接，所述信号为1PPS信号，通过所述信号接口被所述信号测量模块所接收。3.如权利要求1所述的时间监测装置，其特征在于，所述北斗参考时间间隔测量系统模块包括北斗接收卡板、微控制器、可编程逻辑芯片，所述可编程逻辑芯片分别与所述北斗接收卡板、所述微控制器相连接，所述微控制器分别与所述北斗接收卡板以及所述信号测量模块相连接；所述北斗接收卡板接收来自所述北斗卫星导航系统的信号并进行解析后，分别提供两路脉冲信号，一路脉冲信号送入所述微控制器，一路脉冲信号送入所述可编程逻辑芯片；同时所述内置铷钟提供一路标准参考信号给所述可编程逻辑芯片，经所述可编程逻辑芯片处理后生成两路脉冲标准时间信号，其中，一路脉冲标准时间信号直接输出为标准信号可单独作为高性能基准时钟使用，一路脉冲标准时间信号送入信号测量系统作为时钟基准信号；所述可编程逻辑芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏伟，江川，贾旭，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司青岛供电公司，
类型：新型
国别省市：山东,37