Система синхронизации пространственно разнесенных часов

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности о нхронизации пространственно разнесенных ведущих и ведомых часов. Система содержит ведущие часы 1, ведомые часы 2. источник 3 сигналов времени, анализатор 4 координат и вьнислитель 5. Для доаижения цели в ведущие часы 1, содержащие приемник 6, временной дискриминатор (ВД) 10, опорный генератор 12 и делитель частоты (ДЧ) 13, введены ВД 7. цифровой сглаживающий блок 8, фазовращатель 9, блок памяти .(БП) 11 и выделитель 14 номера метки времени, а в ведомые часы 2, содержащие приемник 15. БД 16, ДЧ 17 и опорный генератор 20, введены выделитель 18 номера метки времени и БП 19. С помощью введенных в систему блоков формируется поправка к шкале времени ведомых часов 2 на моменты времени приема ими сигналов от источника 3. Эта поправка передается по каналам связи на ведомые часы 2, где используется для коррекции шкалы времени. 2 з.п.ф-пы. 3 ир,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОИ11Алпстическпх РеспуБлик

ГОСУДАРСТВЕШ!ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3936751/09 (22) 23.05.85 (46) 15.11.93 Бюл. Иа 41-42 (72) Григорьев M.Н..; Кошелев В.К„Новиков ИА;

Шебанов АА (54) СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ ПРОСТ-

РАНСТВЕНН0 РАЗНЕСЕННЫХ ЧАСОВ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение точности синхронизации пространственно разнесенных ведущих и ведомых часов. Система содержит ведущие часы 1, ведомые часы 2, источник 3 сигналов времени, анализатор 4 координат и вычислитель 5. Для достижения цели в ведущие часы 1, содержащие приемник 6, (в) SU (и) 1299335 А1 (51) 5 0 04 C 11 02 к .С 1g временной дискриминатор (ВД) 10, опорный генератор 12 и делитель частоты ЩЧ) 13, введены ВД 7, цифровой сглаживающий блок 8, фазовращатель 9, блок памяти,(БП) 11 и выделитель 14 номера метки времени, а в ведомые часы 2, содержащие приемник 15, ВД 16, ДЧ 17 и опорный генератор 20, введены выделитель 18 номера метки времени и БП

19. С помощью введенных в систему блоков формируется поправка к шкале времени ведомых часов

2 на моменты времени приема ими сигналов от источника 3. Эта поправка передается по каналам связи на ведомые часы 2, где используется для коррекции шкалы времени, 2 зл.ф-лы. 3 ир.

1299335

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических системах единого времени и системах радионавигации для синхронизации пространственно разнесенных часов, Целью изобретения является повышение точности синхронизации пространственно разнесенных ведущих Ъ! ведомых часов.

Н а ф и г, представлена структурная электрическая схема системы синхронизации пространственно разнесенных часов; на фиг,2 и 3 — структурные электрические схемы блоков цифровой обработки сигналов соответственно ведущих и ведомых чаг,oD.

Система синхронизации пространственно разнесенных часов содержит ведущие часы 1, ведомые часы 2, источник 3 сигналов времени, анализатор координат 4 и вычислитель 5, Ведущие часы 1 содержат приемник 6, дополнительный временной дискриминатор 7, цифровой сглаживающий блок 8, фазавращатель 9, временной дискриминатор

10, блок памяти 11, опорный генератор 12, делитель частоты 13, выделитель 14 номера метки времени.

Ведомые часы 2 содержит приемник 5, временной дискриминатор 16. делитель частоты 17, выделитель !8 номера метки времени, блок памяти 19, опорный генератор

20.

Вычислитель 5 содержит первый блок обмена 21, первый блок памяти 22, блок определения дальности 23, блок определения задержки 24, блок вычитания задержек

25, блок вычисления поправок 26, ьтарой блок обмена 27, управляющий блок 28, третий блок обмена 29, второй блок памяти 30, четвертый блок обмена 31, В делитель 14 номера метки времени содержит первый и второй дифференцирующие блоки 32 и 33, генератор 4 тактовых импульсов, регистр 35 сдвига, счетчик 36 импульсов, первый и второй блоки задержки 37 и 38, элементы И 39.

Выделитель 18 номера метки времени содержит первый и второй дифференцирующие блоки 40 и 41, блок задержки 42, генератор 4 тактовых импульсов, регистр 44 сдвига, элементы И 45, Блок 23 определения дальности, блок 24 определения задер>кек и блок 25 вычитания задержек содержит соответственно каналы ведущих часов 46 — 48 и каналы ведомых часов 49-51.

Система синхронизации пространственно разнесенных часов работает следующим образом.

Приемник 6 ведущих часов 1 (фиг.1) при нахождении источника 3 сигналов в зоне радиовидимости принимает метки времени источника 3 сигналов и формирует нз синхронизирующем выходе импульс покадровой синхронизации; используемый в качестве метки времени, который поступает на дополнительный временной дискриминатор 7.

От приемника 6 на стробирующий вход выделителя 14 поступает также сигнал, играющий роль вспомогательного — строб-импульс интервала времени, в течение которого передается информация о номере. (оцифровка) метки времени. Этот сигнал по"5 ступает на вход генератора 34 (фиг,2) чарез первый дифференциру ощий блок 32. Импульсы с выхода генератора 34 поступают на тактовый вход регистра 35 с последовательной записыа и параллельным считыва20 нием. !-!а информационный вход регистра

35 поступает информация об оцифровке метки времени из приемника 6.

При поступлении импульса с выхода первого дифференциру ощего блока 32, эа25 держанного во втором блоке задержки 38 на интервал времени т1 (гдето цальше длИтельности строб-импульса), происходит параллельная запись информации из регистра 35 в счетчик 36, Выходы разрядов счетчика 36

30 через элементы И 39 соединены с адресным входом блока памяти 11.

При поступлении импульса с выхода фазовращателя 9 на элементы И 39 состояние счетчика 36 (номер временной метки) подается на адресный вход. блока памяти 11.

Этот же импульс проходит второй дифференцирующий блок ЗЗ, после чего задерживается в первом блоке задержки 73 на . интервал т (на время не менее интервала времени, потребного для регистрации результата измерения, но не позднее поступления команды на запись информации из регистра 35 в счетчик 36). С выхода первого блока задержки 37 сигйал поступает на счет"!5 ный вход счетчика 36, изменяя его состояние на единицу в положительную сторону, При правильном счете временных меток информация из. регистра 35 подтверждает состояние счетчика 36. При выходе источника

3 сигналов из зоны радиовидимости ведущих часов 1 в регистр 35 перестает поступать информация и не формируется сигнал на перепись информации-из регистра 35 в счетчик 36, однако счетчик 36 продолжает счет импульсов с выхода фазовращателя 9.

Пока источник 3 сигналов находится в зоне радиовидимости ведущих часов 1, принятые метки времени отслежива отся с помощью цифровой следящей системы ведущих часов

Я 99335

1. в которую входят дополнительный временной дискриминатор 7, цифровой сглаживающий блок 8 и фазоврэщэтель 9.

Дополнительный временной дискриминатор 7 вырабатывает сигнал рассогласования между принятой меткой времени и опорной меткой времени (импульсной последовательностью), поступающей от. делителя частоты 13 через фазовращатель Q,, Сигнал рассогласования поступает в цифровой сглаживающий блок 8, представляющий собой ряд последовательно соединенных цифровых интеграторов, число которых зависит от выбранной степени астатиэма.

Под действием выходного сигнала цифрового сглаживающего блока 8 фазовращатель 9 осуществляет временной сдвиг опорных меток времени, поступающих от делителя частоты 13, обеспечивая тем самым подстройку временного положения опорных меток времени под принятые метки времени. С вывода фазовращателя 9 опорные метки времени поступают на дополнительный временной дискриминатор 7 и на временной дискриминатор 10, в котором фиксируется величина временного рассогласования между метками времени, поступающими от делителя частоты 13 и. от фазовращателя 9.

Временная метка, принимаемая от ис-точника 3 оигналов, а следовательно, сигнал с выхода фазовращателя 9 всегда отстает от временной метки, формируемой делителем. частоты 13, так как она задерживается на трассе "источник 3 сигналов — ведущие часы

1". Поэтому начало серии импульсов, характеризующих величину временного рассогласования, совпадает с формирователем метки от делителя частоты 13, а окончание— с моментом появления метки с.выхода фазовращэтеля 9.

При выходе источника сигнала 3 из зоны радиовидимости ведущих часов 1 приемник 6 прекращает прием временных меток, и на вход цифрового сглаживающего блока

8 прекращается пбступление сигналов. При этом цифровой сглаживающий блок 8 пере- ходит из режима слежения в режим прогноза. Работа цифрового сглаживающего блока

8 в режиме прогноза осуществляется следующим образом.

В режиме слежения за временной задержкой принимаемого сигнала, т.е. при нахождении источника 3 сигнала в зоне радиовидимости ведущих часов 1, и поступления на вход. следящей системы сигнала от приемника б в цифровых интеграторах цифрового сглаживающего блока 8 устанавливаются значения, соответствующие производным по времени от временной задержки принимаемого сигнала относительно опорного. Для цифрового сглаживающего блока 8 и-го порядка астатиэма в первом интеграторе усТанавливается значение (n - 1)-й производной. во втором — (и2)-й и т.д, В п-м, последнем интеграторецифрового сглаживающего блока S установится текущее значение временной задержки принимаемого сигнала относительно

10 опорного

После прекращения подачи сигнала на цифровой сглаживающий блок 8 содержимое первого интегратора не изменяется, так первого интегратора, т,е, (и - 1)-я производная от временной задержки, которая интегрируется и поступает на следующий интегратор, и т.д, S результате этого на выходе цифрового сглаживающего блока 8 при

20 отсутствии сигнала на входе формируются сигналы для сдвига фазы в соответствии с установившимися на момент потери сигна25

30 ла в цифровом сглаживающем блоке 8 значениями производных закона изменения временной задержки„т.е. цифровой сглаживающий блок 8 будет осуществлять прогнозирование изменения временной задержки.

При выходе источника 3 сигнала из зоны радиовидимости ведущих часов 1 содержимое выделителя 14 увеличивается на единицу при поступлении каждой метки времени с выхода фазовращателя 9. Оцифровка (номер) метки времени, поступающей с выхода выделителя 14, и.соответствующая ей величина временного рассогласования поступает на блок памяти 11.

Информация о принятой (выделенной) временной оцифровке меток времени и со40 ответствующих им величинах временного рассогласования поступает.с выхода блока памяти 11 по каналу связи (телефонного, телеграфного и т.п. типов) на вычислитель 5, При этом подключение блока памят л 11 (19) к каналу. связи осуществляется через блок обмена (модем), не показанный на фиг.1.

Под воздействием управляющей программы, например, представляющей собой периодические (Т = 1 мин) обращения к внешним источникам информации, вычислитель 5 по команде управляющего блока 28 периодически обращается к ячейкам памяти блока памяти 11 через третий блок обмена

29 и. переписывает информацию во второй блок памяти 30, в котором 4дресом является временная оцифровка меток времени. а информацией — величина временного рассогласования.

15 как на его вход ничего не поступает, на вход . второго интегратора поступает содержимое

1299335

2, которая поступает в виде адреса с четвертого блока обмена 31 на первый блок памяти

22. При приходе адреса на выходе nepsoro блока памяти 22 появляются данные (t:оор динаты Х(., Y(t, 2() о положении источника.3 сигнала в момент измерения метки времени сданной оцифровкой. Эти данные формируются анализатором координат 4 и по команде управляющего блока 28, поступающей на первый блок обмена 21, периодически записывается в первый блок памяти 22. На осно, вании координат источника 3 сигнала, а также на осковании известных координат ведущих часов 1..(Х1, У1, 21)„хранящихся в виде констант, блок 23 определения. дальности в канале 46 ведущих часов определяет . длину трасс распространения сигнала меж-. ду ведущими часами 1 и источником 3 сигнала в соответствии с выражением

При этом источник 3 сигнала может ке

25 наблюдаться с ведущих часов 1:

Канал 47 ведущих часов,.блока 24-определения задержки преобразует величину дальности Ri-ç(tM) в величин временной задержки сигнала в тракте передачи

30 A t1-q (tM).

Величина временной задержки Л 1-з поступает на первый вход канала 48 ведущих часов блока 25 вычитания задержек. формируется сигнал

Анализатор координат 4 определяет координаты источника 3 сигнала на моменты излучения метки времени непрерывно в течение суток.

При появлении источника 3 сигнала в 5 зоне радиовидимости ведомых часов 2 приемник 6 осуществляет прием оцифрованных меток времени, Метка времени с выхода приемника б поступает ка временной дискриминатор, на который поступает также 10 метка времени, сформированная делителем частоты 17 из сигналов опорного генератора 20, Результирующий сигкал поступает в блок памяти 19 и фиксируется им. На адресный вход блока памяти 19 поступает икфор- 15 мация о временной оцифровке меток времени с выхода выделителя 18 (фиг.3). На стробиру(ощий вход выделителя 18 поступает с выхода приемника 6 строб-импульс интервала времени, в течение которого передается оцифровка метки времени, Этот сигнал поступает на вход второго дифференцирующего блока 41, который nto переднему фронту строб-импульса формирует сигнал, запускающий генератор 44 с последовательной записью, на информационный вход которого поступают сигналы с информационного выхода приемника 6, несущиа информацию об оцифровке метки времени.

Под воздействием тактовых импульсов регистр 44 фиксирует полученную информаци1о, По приходе импульса временной метки

С выхОда приемника 6 ка управля(ощий вход выделителя 18 (вход первого дифференциру(ощего блока 40) формируется сигнал, по- 35 ступающий на элементы И 45, которые, также связаны с выходами разрядов регистра 44. Поэтому нэ выходе выделителя 18 при поступлении сигнала с выхода первого дифференцирующего блока 40 будет сформиро- 40 ван сигнал оцифровки метки времени, который, пройдя блок задержки 42, обнулит регистр 44 через интервал времени, достаточный для регистрации в блоке памяти 19 данных о рассогласовании временных ме- 45 ток, Таким образом, блок памяти 19. в течение сеанса получает информацию о принятой метке времени и о соответствующей моменту ее приема величине временного рассогласования принятой метки времени и метке, сформированной на ведомых часах 2. Эти данные с ведомых часов 2 передаются в вычислитель 5 через четвертый блок обмена 31, например, при его периодическом обращении к блоку памяти 19 55

nb команде управляющего блока 28 и посту-, пают на второй вход канала 51 ведомых часов блока 25 вычитания задержек. При обращении им предшествует информация о метке времени, принятой нэ ведомых часах

" (Xk(ttt) X1 +(Yk(t ) Y1 +(Zk(tMl Z1J

Данные о временной оцифровке приня.тых ведомыми часами 2 меток времени м поступают в первый и второй блоки памяти

22 и 30. При этом второй блок памяти 30 выдает на выходе величину. временного рассогласования Att--ç(tM) шкал времени ведущих часов и источника 3 сигнала. Величина

t> z(tM) поступает на второй вход канала 48 ведущих часов блока 25 вычитания задержек. На выходе канала 48 ведущих часов

61-з (tM) = A t>-з (tM) — A т1-з (tM), Данные о положении источника 3 сигнала в момент излучения той же метки времени tM поступают на вход канала 19 ведомых часов блока 23 определения дальности.

На основании этих данных, а также на основании известных координат ведомых часоВ 2 (Xz, Y2 Z2), хранящихся В Виде констант, блок 23 определения дальности в канале 49 ведомых часов определяет длину трассы распространения сигнала между ве1299335

10 шкалы ведомых часов 2 Ж-з (tM) ™ Ли -3 (tv)— и — Л г-з (t<) в момент приема ими временной метки t, по которой был выполнен отсчет.

Эта величина поступает на вход блока 26 вычисления поправок, где иэ нее вычитается величина расхождения временной шкалы источника 3 сигнала относительно шкалы ведущих часов 1 на момент приема временной метки см ведомыми часами 2: домыми часами 2 и источником 3 сигнала а соответствии с выражением яг-э (>>)(Хус(тм) Х2 +(%с(сн) У2 +f Zk(tu) Z2

В канале 50 ведомых часов блока 24 определения задержки распространения преобразуется длина трассы распространения Rz-ç(t ) в величину временной задержки 10 метки времени в тракте передачи Ьtj-з(ь).

Величина временной задержки метки времени t -з поступает на первый вход канала

51 ведомых часов блока 25 вычйтания задержек, на второй вход канала 51 ведомых ча- 15 сов поступает величина временного рассогласования метки времени, принятой, на ведомых часах 2 и сформированной делителем частоты 13 в ведомых. часах

2 Ьт -з(тм). На выходе канала 51 ведомых 20 часов сформирована величина расхождения временной шкалы источника 3 сигнала и

П2(тм} = Ь 2-з(ь) " Ь Кз(тм), Таким образом; формируется поправка

Пфм) к шкале времени ведомых часов 2 на моменты времени приема ими сигналов от источника 3 сигналов. Оно передается по каналам связи на ведомые часы 2, где используется длч коррекции шкалы времени. (56) Патент США й. 3756012, кл. 6 04 С 13/02, 974.

Патент США N. 3751900, кл. С 04 С 1ИО2, 1973.,25

Ф о р мул а и з о роте ни я „и„а подсоеди„ены соответственно

1. СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ ПРО- . информационному и стробирующему вхоСТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЕННЫХЧАСОВ, дам выделителя номера метки времени,. содержащая последовательно соединен-. первый и второй входы временного дискные ведущие часы, вычислитель иведомые 30 риминатора подключены соответственно к часы, выход которых подсоединен к второ- синхронизирующему выходу приемника и му информационному входу вычислителя, а. выходу. фаэовращателя, тактовый вход и также источник сигналов времени, соеди- выход которого подключены соответственненный с ведущими и ведомыми часами; и ко к выходу делителя частоты и второму анализатор координат, выход которого входу временного дискриминатора, выход подсоединен к входу "Ввод координат" вы- которого подсоединен -к информационному числителя, информационный вход которого . входу блока памяти, причем выход блока подключен к выходу ведомых. часов; при- . памяти является, выходам ведущих часов, в чем ведущие часы содержат последова- 0 ведомые часы введены последовательно тельно соединенные опорный генаратар, . соединенные выделитель номера метки делитель частоты и временной дискрими- . времени и блок памяти, при этом информанатор, а также приемнйк, ведомые часы со- ционный, стробирующий и управляющий держат последовательно соединенные . выходы приемника подсоединены соответопорный генератор, делитель частоты и 45 ственно к информационному, стробируювременной дискриминатор, а также прием- щему и уйравляющему входам выделителя ник, синхронизирующий выход которого .. номера метки нремени,. а выход временноподключен к sT0poMy входу временного ди- -,-;. го дискриминатора подсоединен к инфорскриминатора, при этом установочный -„. мационнбму входу блока памяти, причем вход делителя частоты является управляю- 50 выход блока памяти является выходом вещим входом ведомых часов, отличающаяся домых часов. тем, что, с целью повышения точности син- 2. Система по п.1, отличающаяся тем, хрониэации пространственно разнесенных . что выделитель номера метки времени веведущих и ведомых часов, в ведущие часы дущих часов выполнен в виде последовавведены последовательно соединенные 55 тельно соединенных первого дополнительный временной дискримина- дифференцирующего блока, генератора тор, цифровой сглаживающий блок, фазов- тактовых импульсов и регйстра сдвига, поращатель, выделитель номера метки следовательно соединенных второго дифвремени и блок памяти, при этом информа- ференцирующего блока, первого блока ционный и стробирующий выходы прием- задержки и счетчика импульсов, а также

1299335

Составитель В.Орлов

Техред M.Mîðãåíòýë

Корректор А.Мотыль

Редактор О.Стенина

Тираж Подписное

НПО"Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5

Заказ 3242

I.

Производственно-издательский «омбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 элементов И и второго блока задержки, вход и выход которого подключены соответственно к выходу первого дифференцирующего блока и установочному входу счетчика импульсов, дополнительные установочные входы которого подключены к соответствующим выходам регистра сдвига, а выходы разрядов счетчика импульсов подсоединены к первым входам соответствующих элементов И, вторые объединенные входы которых подключены к входу второго дифференцирующего блока и являются управляющим входом выделителя номера метки времени, дополнительный вход генератора тактовых импульсов объединен с входом первого дифференцирующего блока и является стробирующим входом выделителя номера метки времени, а информационный вход регистра сдвига и выходы элементов И являются соответственно информационным входом и выходами выделителя номера метки времени.

3, Система по п,1, отличающаяся тем. что выделитель номера метки времени ведомых часов выполнен в виде последовательно соединенных первого

5 дифференцирующего блока, блока задержки и регистра сдвига. последовательно соединенных второго дифференцирующего блока и генератора тактовых импульсов, а также - элементов И, первые входы кото1О рых подключены,к соответствующим выходам разрядов регистра сдвига, вторые объединенные входы элементов И подключены к выходу первого дифференцирующего блока, вход которого является

5 управляющим входом выделителя номера метки времени, дополнительный вход генератора тактовых импульсов подключен к входу второго дифференцирующего блока и является стробирующим входом выделителя номера метки времени, а информаци. онный вход регистра сдвига и выходы элементов И являются соответственно ин- формационным входом и выходами выде25 лителя номера метки времени,