無損切換的時鐘源設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及衛星導航技術領域，特別涉及一種無損切換的時鐘源設備。
【背景技術】
[0002]目前，隨著我國北斗衛星導航系統的建設和成熟，在軍工、電信和電力市場上對高端授時基準源有了更大需求。同步時鐘基準源輸入輸出接口豐富、擴展性強。多源化的授時源中有GPS(GlobalPosit1ningSystem，全球定位系統)、北斗、IRIG-B(InterRange Instrumentat1n Group-Β)和PTP(Precis1n Time Protocol)。這些衛星和時鐘源都為高端的同步基準源的高穩定性提供了可靠的保證。
[0003]在這些時鐘源互為備份的過程中，時間源切換涉及一項關鍵技術指標。但是，現有的時間源切換方法，在過程中會有損授時精度，輸出信號有時會引入毛刺甚至丟失信號。
【發明內容】
[0004]本發明的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。
[0005]為此，本發明的目的在于提出一種無損切換的時鐘源設備，通過高速合理的異常判別和切換機制以及異常信號，實現相對于切換動作先發后至，使得異常判別和切換響應時間大大縮減，并且授時精度和輸出信號不受影響，也不會引入毛刺或丟失脈沖。
[0006]為了實現上述目的，本發明的實施例提供一種無損切換的時鐘源設備，包括:衛星信號接收機，所述衛星信號接收機與衛星天線進行通信，用于接收來自所述衛星天線的衛星定時信號；IRIG-B碼源設備，用于提供IRIG-B碼信號;PTP時鐘源設備，用于提供PTP時鐘信號;數據處理模塊，用于接收所述衛星定時信號、IRIG-B碼信號和PTP時鐘信號，并對所述衛星定時信號、IRIG-B碼信號和PTP時鐘信號的信號質量分別進行判斷，生成信號狀態判斷結果;主控模塊，所述主控模塊的輸入端與所述數據處理模塊的輸出端相連，在所述主控模塊內部設置有銣鐘單元作為本地定時信號，所述主控模塊用于根據所述信號狀態判斷結果和預設的優先級選擇并切換至對應的時鐘源，然后將選擇的時鐘源與所述本地定時信號進行綜合運算，以輸出時鐘同步信號，其中，時鐘源的優先級由高到低依次為:衛星定時信號、PTP時鐘信號、IRIG-B碼信號，所述主控模塊根據所述信號狀態判斷結果判斷上一級時鐘信號異常時，自動切換至對應的下一級時鐘信號作為所述時鐘源;輸出模塊，所述輸出模塊與所述主控模塊的輸入端相連，用于對所述主控模塊生成的所述時鐘同步信號進行分配，輸出多路基準信號。
[0007]進一步，所述衛星信號接收機為GPS接收機、北斗衛星接收機或GPS/北斗衛星組合接收機。
[0008]進一步，所述數據處理模塊對所述衛星定時信號的信號質量進行判斷，包括:檢測所述衛星定時信號的收星數量、每顆衛星的信噪比；所述數據處理模塊對所述IRIG-B碼信號的信號質量進行判斷，包括:檢測所述IRIG-B碼信號的穩定度和連續性;所述數據處理模塊對所述PTP時鐘信號的信號質量進行判斷，包括:檢測所述IRIG-B碼信號的穩定度和連續性。
[0009]進一步，所述數據處理模塊為數字信號處理器DSP。
[0010]進一步，本發明實施例的無損切換的時鐘源設備還包括:顯示屏、鍵盤和指示燈，所述顯示屏、鍵盤和指示燈分別與所述主控模塊相連。
[0011]進一步，本發明實施例的無損切換的時鐘源設備還包括:時間間隔誤差TIE測量單元，所述TIE測量單元的輸入端與所述衛星信號接收機相連，用于對所述衛星信號接收機輸出的Ipps秒脈沖信號進行TIE測量;計數單元，所述計數單元的輸入端與所述TIE測量單元的輸出端相連，所述計數單元的輸出端與所述主控模塊相連，用于根據所述TIE測量結果進行計數統計，并作為參考信號輸出至所述主控模塊。
[0012]進一步，所述主控模塊根據所述信號狀態判斷結果，在判斷所述衛星定時信號的信號質量快速變化時，停止接收所述Ipps秒脈沖信號作為參考信號。
[0013]進一步，所述主控模塊在接收到所述參考信號后，采用卡爾曼濾波器對所述參考信號進行預處理。
[0014]進一步，所述輸出模塊輸出多路基準信號，包括:一路本地高精度頻率基準信號、一路鎖相環反饋信號、一路經分頻和電平轉換后的Ipps秒脈沖信號，其中，所述Ipps秒脈沖信號作為所述衛星信號接收機、所述IRIG-B碼源設備和所述PTP時鐘源設備的基準信號。
[0015]根據本發明實施例的無損切換的時鐘源設備，通過實時的信號狀態監測，判斷參考源的信號質量，可以在衛星定時信號不可用時，快速切換至其他參考源，保證切換動作發生在異常信號到達切換點之前，通過上述高速合理的異常判別和切換機制以及異常信號，實現相對于切換動作先發后至，使得異常判別和切換響應時間大大縮減，并且授時精度和輸出信號不受影響，也不會引入毛刺或丟失脈沖。
[0016]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0017]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1為根據本發明實施例的無損切換的時鐘源設備的結構框圖；
[0019]圖2為根據本發明實施例的無損切換的時鐘源設備的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面詳細描述本發明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0021]如圖1所示，本發明實施例的無損切換的時鐘源設備，包括:衛星信號接收機1、IRIG-B碼源設備2、PTP時鐘源設備3、數據處理模塊4、主控模塊5和輸出模塊6。
[0022]具體地，參考圖2，衛星信號接收機I與衛星天線7進行通信，用于接收來自衛星天線7的衛星定時信號。
[0023]在本發明的一個實施例中，衛星信號接收機I可以為GPS接收機、北斗衛星接收機或GPS/北斗衛星組合接收機。
[0024]本發明實施例的無損切換的時鐘源設備，還包括:時間間隔誤差TIE測量單元11和計數單元12。
[0025]其中，TIE測量單元11的輸入端與衛星信號接收機I相連，用于對衛星信號接收機I輸出的Ipps秒脈沖信號進行TIE(Time Interval Error單位時間間隔抖)測量。計數單元12的輸入端與TIE測量單元11的輸出端相連，計數單元12的輸出端與主控模塊5相連，用于根據TIE測量結果進行計數統計，并作為參考信號輸出至主控模塊5。
[0026]IRIG-B碼源設備2和PTP時鐘源設備3可以作為衛星定時信號的備選定時信號提供設備。其中，IRIG-B碼源設備2可以提供IRIG-B碼信號，該IRIG-B碼信號經過第一解碼單元13的解碼處理后，發送至數據處理模塊3WTP時鐘源設備3可以提供PTP時鐘信號，該PTP時鐘信號經過第二解碼單元14的解碼處理后，發送至數據處理模塊3。
[0027]數據處理模塊4可以接收衛星定時信號、經過解碼處理后的IRIG-B碼信號和PTP時鐘信號，然后對上述衛星定時信號、IRIG-B碼信號和PTP時鐘信號的信號質量分別進行判斷，生成信號狀態判斷結果。
[0028]具體地，數據處理模塊4對衛星定時信號的信號質量進行判斷，包括:檢測衛星定時信號的收星數量、每顆衛星的信噪比等參數。
[0029]數據處理模塊4對IRIG-B碼信號的信號質量進行判斷，包括:檢測IRIG-B碼信號的穩定度和連續性等參數。
[0030]數據處理模塊4對PTP時鐘信號的信號質量進行判斷，包括:檢測IRIG-B碼信號的穩定度和連續性等參數。
[0031]在本發明的一個實施例中，在切換狀態下，為提高時鐘源設備的精度，實現無縫切換和自動切換，數據處理模塊4可以為數字信號處理器DSP。
[0032]主控模塊5的輸入端與數據處理模塊4的輸出端相連。在主控模塊5內部設置有本地振蕩器輸出本地定時信(本地時鐘)號。其中，本地振蕩器采用銣鐘單元。
[0033]主控模塊5可以根據信號狀態判斷結果和預設的優先級選擇并切換至對應的時鐘源，然后將選擇的時鐘源與本地定時信號進行綜合運算，以輸出時鐘同步信號。例如，主控模塊5定時部分接收衛星定時信號，通過相對測量的方式得出實時相位數據，結合本地時鐘綜合運算產生高穩定度的時鐘同步信號。
[0034]主控模塊5可以根據信號狀態和優先級自動切換時間源，授時精度和輸出信號不受影響。在本發明的一個實施例中，時鐘源的優先級由高到低依次為:衛星定時信號、PTP時鐘信號、IRIG-B碼信號。
[0035]主控模塊5可以根據信號狀態判斷結果判斷上一級時鐘信號異常(不可用)時，自動切換至對應的下一級時鐘信號作為時鐘源，保證主用時基的性能劣化而不會影響到設備的輸出性能。
[0036]例如，在主控模塊5根據信號狀態判斷結果認為衛星定時信號的信號質量差，不可用時，則自動切換至PTP時鐘信號。當主控模塊5判斷所有輸入參考都無效時，即星定時信號、PTP時鐘信號、IRIG-B碼信號均不可用是，則使用本地振蕩器(銣鐘)產生時鐘同步信號。