[發明專利]一種基于以太網和秒脈沖的高精度雙冗余時間同步系統

有效

• 申請號: 201911181835.0
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110855396B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 丁瑞
• 申請（專利權）人: 北京計算機技術及應用研究所
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06;G06F1/12
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 張然

1.一種基于以太網和秒脈沖的高精度雙冗余時間同步系統，其特征在于，包括：時統站、管理單元以及多個控制單元；

管理單元和各控制單元接收時統站的時碼報文，時統站的輸出與管理單元的雙冗余接收模塊接收的輸入連接，用于接收時統站的雙冗余秒脈沖信息，管理單元中雙冗余秒脈沖轉發模塊的輸出與各控制單元中雙冗余秒脈沖接收模塊的輸入連接，將管理單元從時統站接收到的秒脈沖信息轉發給各控制單元；

管理單元通過雙冗余接收模塊接收到秒脈沖后，轉發秒脈沖給各控制單元，管理單元和各控制單元的邏輯處理單元同時啟動秒余計數器，并將秒余計數器信號與秒脈沖同步，按照雙冗余秒脈沖輸入原理判斷雙冗余秒脈沖中的有效秒脈，將同步后的秒脈沖信號按照高穩晶振提供的時鐘累加計時，實時存入秒余數據寄存器；下一個秒脈沖到來時，則將秒余計數器清零并且轉發秒脈沖給各控制單元，若秒余計數器計數到一閾值時仍沒有下一個秒脈沖到來，認為秒脈沖已經斷開，自動進入守時補償狀態，用來補償由于等待秒脈沖所產生的計數值誤差，補償完成后進入守時狀態，產生守時秒脈沖；

管理單元和各控制單元的時統同步工作過程包括兩部分：秒脈沖同步和時碼同步，秒脈沖同步分為授時狀態秒脈沖同步和守時狀態秒脈沖同步；

秒脈沖同步過程：

1）授時狀態：管理單元通過雙冗余接收模塊接收到秒脈沖后，轉發秒脈沖給各控制單元，管理單元和各控制單元的邏輯處理單元同時啟動秒余計數器，按照雙冗余秒脈沖接收原理判斷雙冗余秒脈沖中的有效秒脈，將秒余計數器信號與有效秒脈沖同步，將同步后的秒脈沖信號按照高穩晶振提供的時鐘累加計時，實時存入秒余數據寄存器，下一個秒脈沖到來時，則將秒余計數器清零并且轉發秒脈沖給各控制單元；

2）守時狀態：若秒余計數器計數到10000100時仍沒有下一個秒脈沖到來，邏輯處理單元認為秒脈沖已經斷開，自動進入守時補償狀態，用來補償由于等待秒脈沖所產生的100計數值誤差，補償完成后進入守時狀態，按照10000000計數值產生守時秒脈沖，在守時狀態和守時補償狀態時，如果邏輯處理單元接收到新秒脈沖，則會切換到授時工作狀態，并繼續等待下一個有效秒脈沖；

3）時碼換算及同步：秒余計數器按照秒脈沖信號累加計時，當秒余計數器達到59時清零，分計數器加1，同理當分計數器達到59時，時計數器加1，時分秒信息的變動實時存入時間數據寄存器；

時碼同步過程：管理單元和各控制單元的主處理器模塊通過雙冗余網絡每秒一次的頻率接收時碼報文，各單元主處理器模塊接收到的時碼報文將時碼報文解析后存入緩存，等待下一個秒脈沖或者秒余計數器超時后，才將緩存中的時碼信息加1賦給時間寄存器和日期寄存器。

2.如權利要求1所述的基于以太網和秒脈沖的高精度雙冗余時間同步系統，其特征在于，管理單元和各控制單元的主處理器模塊通過雙冗余網絡模塊每秒一次的頻率接收時碼報文，各單元主處理器模塊接收到的時碼報文，將時碼報文解析后存入緩存，等待下一個秒脈沖或者秒余計數器超時后，將緩存中的時碼信息加1賦給時間寄存器和日期寄存器。

3.如權利要求1所述的基于以太網和秒脈沖的高精度雙冗余時間同步系統，其特征在于，在守時狀態和守時補償狀態時，如果邏輯處理單元接收到新秒脈沖，則會切換到授時工作狀態，并繼續等待下一個有效秒脈沖，秒余計數器按照秒脈沖信號累加計 時，當秒余計數器等于 59時清零，分計數器加1，同理當分計數器達到59時，時計數器加1，時分秒信息的變動實時存入時間數據寄存器。

4.如權利要求3所述的基于以太網和秒脈沖的高精度雙冗余時間同步系統，其特征在于，日、月以及年信息也按照日歷規律對相應計數器累加和清零進位。

5.如權利要求1所述的基于以太網和秒脈沖的高精度雙冗余時間同步系統，其特征在于，管理單元中，主處理器模塊與時統模塊雙向連接，實現更新時碼信息或對其進行訪問；雙冗余網絡模塊與主處理器模塊雙向連接，實現時碼報文的接收并將其存入緩存，供時統模塊訪問；時統模塊中雙冗余接收模塊的輸出與邏輯處理單元的輸入連接，邏輯處理單元的輸出與雙冗余秒脈沖轉發模塊的輸入連接，實現秒脈沖信號的接收、處理和轉發；邏輯處理單元與日期數據寄存器、時間數據寄存器以及秒余數據寄存器雙向連接，實現邏輯處理單元對各數據寄存器的數據進行訪問和更新。