[實(shí)用新型]一種基于雙模設(shè)計(jì)的衛(wèi)星同步遠(yuǎn)程時(shí)間控制裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820153510.2
• 申請(qǐng)日: 2008-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN201303334Y
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊國(guó)慶;張磊;萬炳才;張勇;姚鋼;朱煒;黃捷;劉旭;張志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東電網(wǎng)有限公司;上海涌能電力科技發(fā)展有限公司;上海漢鼎電力科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L7/00
• 分類號(hào): H04L7/00;G01S5/02;G01S1/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陳 亮

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)的電力授時(shí)裝置，尤其涉及一種基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)雙模設(shè)計(jì)的衛(wèi)星同步遠(yuǎn)程時(shí)間控制裝置。

背景技術(shù)

目前電力行業(yè)普遍采用的是GPS的定位與授時(shí)系統(tǒng)，由于GPS系統(tǒng)送出的時(shí)間信息是固定不變的，它必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換后才能滿足系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)使用或?qū)⒁褂玫母鞣N裝置對(duì)同步時(shí)間源的要求；GPS系統(tǒng)本身不具備通信能力，需要和其他通訊系統(tǒng)結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)的遠(yuǎn)程定位與監(jiān)控功能；GPS系統(tǒng)是全球性導(dǎo)航系統(tǒng)，并由美國(guó)軍方控制等等原因。因此存著比較大的安全隱患，導(dǎo)致電力行業(yè)經(jīng)常發(fā)生一些安全事故。目前電力行業(yè)應(yīng)用的衛(wèi)星同步時(shí)鐘，主要以GPS為主，每一臺(tái)設(shè)備都是一個(gè)自主系統(tǒng)，獨(dú)立運(yùn)行，沒有實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的精確時(shí)間比對(duì)和校準(zhǔn)。因此，存在不同設(shè)備系統(tǒng)之間的時(shí)間誤差。

現(xiàn)有一種新型、全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，例如“北斗一號(hào)”系統(tǒng)。它由三顆地球同步衛(wèi)星(其中一顆為備份星)、位于北京的地面中心站、分布全國(guó)的二十余個(gè)標(biāo)校站和大量用戶機(jī)組成；各部分之間由出站鏈路(地面控制中心-衛(wèi)星-用戶機(jī))和入站鏈路(用戶機(jī)-衛(wèi)星-地面控制中心)相連接，如圖2所示。兩顆導(dǎo)航工作衛(wèi)星和一顆備份衛(wèi)星位于36000km赤道上空，分別定點(diǎn)于東經(jīng)80°、140°和110.5°，衛(wèi)星上帶有轉(zhuǎn)發(fā)器，用于轉(zhuǎn)發(fā)地面控制中心的出站信號(hào)和標(biāo)校站、用戶機(jī)的入站信號(hào)。地面控制中心接收入站信號(hào)，完成定位、通信和定時(shí)信號(hào)的處理，發(fā)送導(dǎo)航電文，監(jiān)視和控制整個(gè)系統(tǒng)的工作情況。標(biāo)校站為衛(wèi)星精密定軌、定位差分處理提供基準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)。用戶機(jī)同時(shí)具有收發(fā)功能，用于接收中心站通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)來的信號(hào)和向中心站發(fā)送定位、通信或定時(shí)申請(qǐng)信號(hào)，不含定位解算處理器，設(shè)備比較簡(jiǎn)單。

“北斗一號(hào)”系統(tǒng)服務(wù)區(qū)由東經(jīng)70度至東經(jīng)145度，北緯5度到北緯55度，覆蓋我國(guó)和周邊地區(qū)，包括戰(zhàn)略敏感區(qū)域，諸如臺(tái)海、南沙等區(qū)域。系統(tǒng)在服務(wù)區(qū)內(nèi)提供三項(xiàng)服務(wù)：

(1)定位(導(dǎo)航)：快速確定用戶所在點(diǎn)的地理位置，向用戶及主管部門提供導(dǎo)航信息。在標(biāo)校站覆蓋區(qū)定位精度可達(dá)到20米，無標(biāo)校站覆蓋區(qū)定位精度優(yōu)于100米。

(2)通信：用戶與用戶、用戶與中心控制系統(tǒng)之間均可實(shí)現(xiàn)最多120個(gè)漢字的雙向簡(jiǎn)短數(shù)字報(bào)文通信，并可通過信關(guān)站與互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信系統(tǒng)互通。

(3)授時(shí)：中心控制系統(tǒng)定時(shí)播發(fā)授時(shí)信息，為定時(shí)用戶提供時(shí)延修正值。定時(shí)精度可達(dá)100ns(單向授時(shí))和20ns(雙向授時(shí))。

定時(shí)是指接收機(jī)通過某種方式獲得本地時(shí)間與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的鐘差，然后調(diào)整本地時(shí)鐘使時(shí)差控制在一定的精度范圍內(nèi)。精密定時(shí)在以通信、電力、控制等工業(yè)領(lǐng)域和國(guó)防領(lǐng)域都有著廣泛和重要的應(yīng)用。“北斗一號(hào)”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為用戶機(jī)提供了兩種定時(shí)方式：?jiǎn)蜗蚨〞r(shí)和雙向定時(shí)。單向定時(shí)的精度為100ns，雙向定時(shí)的精度為20ns。在單向定時(shí)模式下，用戶機(jī)不需要與地面中心站進(jìn)行交互，只需接收導(dǎo)航電文信號(hào)，自主獲得本地時(shí)間與北斗標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的鐘差，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步；雙向定時(shí)模式下，用戶機(jī)與中心站進(jìn)行交互，向中心站發(fā)射定時(shí)申請(qǐng)信號(hào)，由中心站來計(jì)算用戶機(jī)的時(shí)差，再通過出站信號(hào)經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，用戶按此時(shí)間調(diào)整本地時(shí)鐘與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)對(duì)齊。

單向定時(shí)的時(shí)序關(guān)系如圖1所示，北斗時(shí)間為中心控制站精確保持的標(biāo)準(zhǔn)北斗時(shí)間，用戶鐘時(shí)間為用戶鐘的鐘面時(shí)間，若兩者不同步存在鐘差Δt_U，則北斗時(shí)間和用戶鐘時(shí)間雖然讀數(shù)相同均為t_BD，其出現(xiàn)時(shí)刻卻是不同的。單向定時(shí)就是用戶機(jī)通過接收導(dǎo)航電文及相關(guān)信息，由用戶機(jī)自主計(jì)算出鐘差Δt_U并修正本地時(shí)間，使本地時(shí)間和北斗時(shí)間同步。

地面中心站在出站廣播信號(hào)的每一超幀周期內(nèi)的第一幀數(shù)據(jù)段發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)北斗時(shí)間(天、時(shí)、分信號(hào)與時(shí)間修正數(shù)據(jù))和衛(wèi)星的位置信息，同時(shí)把時(shí)標(biāo)t_BD信息通過一種特殊的方式調(diào)制在出站信號(hào)中，經(jīng)過中心站到衛(wèi)星的傳輸延遲τ_up、衛(wèi)星到用戶機(jī)的延遲τ_down以及其它各種延遲τ_other(如對(duì)流層、電離層、sagnac效應(yīng)等)之后傳送到用戶機(jī)，也就是說用戶機(jī)在本地鐘面時(shí)間為t_BD+τ_delay觀測(cè)到衛(wèi)星時(shí)間為t_BD，由圖1的關(guān)系可知：

τ_delay＝τ_up+τ_down+τ_other+Δt_U