Система синхронизации пространственно разнесенных часов

ТЕН СОЮЗ СОВЕТСКИХсОИ 11 Алпстическпх РеспуБликГОСУДАРСТВЕШ 1 ОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к радиотехнике. Цельизобретения - повышение точности синхронизациипространственно разнесенных ведущих и ведомыхчасов. Система содержит ведущие часы 1, ведомые часы 2, источник 3 сигналов времени, анализатор 4 координат и вычислитель 5. Для достиженияцели в ведущие часы 1, содержащие приемник 6,19) Я 1 (11) 1299335 А 151) 5 004 С 11 02 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 выделитепь 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 часо 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.Изобретение относится к радиотехникеи может быть использовано в радиотехнических системах единого времени и системахрадионавигации для синхронизации пространственно разнесенных часов,Целыа изобретения является повышение точности синхронизации пространственно разнесенных ведущих Ъ ведомыхчасов.На Фиг,1 представлена структурнаяэлектрическая схема системы синхронизации пространственно разнесенных часов;на фиг,2 и 3 - структурные электрическиесхемы блоков цифровой обработки сигналов соответственно ведущих и ведомых часов,Система синхронизации пространственно разнесенных часов содержит ведущие часы 1, ведомые часы 2, источник 3сигналов времени, анализатор координат 4и вычислитель 5,Ведущие часы 1 содержат приемник 6,дополнительный временной дискриминатор 7, цифровой сглаживающий блок 8, фазавращатель 9, временной дискриминатор10, блок памяти 11, опорный генератор 12,делитель частоты 13, выделитель 14 намерзметки времени.Ведомые часы 2 содержит приемник 15,временной дискриминатор 16, делитель частоты 17, выделитель 18 номера метки времени, блок памяти 19, опорный генератор20,Вычислитель 5 содержит первый блокобмена 21, первый блок памяти 22, блокопределения дальности 23, блок определения задержки 24, блок вычитания задержек25, блок вычисления поправок 26, ьтаройблок обмена 27, управляющий блок 28, третий блок обмена 29, второй блок памяти 30,четвертый блок обмена 31,В ы дел ител ь 14 номера метки временисодержит первый и второй дифференцирующие блоки 32 и 33, генератор 4 тактовыхимпульсов, регистр 35 сдвига, счетчик 36импульсов, первый и второй блоки задержки 37 и 38, элементы И 39,Выделитель 18 номера метки временисодержит первый и второй дифференцирующие блоки 40 и 41, блок задержки 42, генератор 4 тактовых импульсов, регистр 44сдвига, элементы И 45,Блок 23 определения дальности, блок 24определения задеркек и блок 25 вычитаниязадержек содержит соответственно каналыведущих часов 46 - 48 и каналы ведомых часов 49-51.Система синхронизации пространственно разнесенных часов работает следующим образом. Приемник 6 ведущих часов 1 (фиг.1) принахождении источника 3 сигналов в зоне радиовидимости принимает метки времени источника 3 сигналов и формирует на синхрониэирующем выходе импульс покадровойсинхронизации; используемый в качестве метки времени, который поступает на дополнительный временной дискриминатор 7.От приемника 6 на стробирующий вход 10 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 ступает на вход генератора 34 (фиг,2) чарезпервый дифференцирующий блок 32. Импульсы с выхода генератора 34 поступают на тактовый вход регистра 35 с последовательной эаписыа и параллельным считыва нием. Иа информационный вход регистра35 поступает информация об оцифровке метки времени из приемника 6.При поступлении импульса с выходапервого дифференцируощего блока 32, эа держанного во втором блоке задержки 38 наинтервал времени т 1(гдег 1 больше длИтельности строб-импульса), происходит параллельная запись информации из регистра 35в счетчик 36, Выходы разрядов счетчика 36 30 через элементы И 39 соединены с адреснымвходом блока памяти 11.При поступлении импульса с выхода фазовращателя 9 на элементы И 39 состояние счетчика 36 (номер временной метки) пода ется на адресный вход. блока памяти 11.Этот же импульс проходит второй дифференцирующий блок 33, после чего задерживается в первом блоке задержки 73 на. интервал т 2 (на время не менее интервалавремени, 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 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 врегистр 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 отслеживаотся с помощью цифровой следящей системы ведущих часов510 опорного 25 30 40 50 55 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 9,, 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.вь 1 хода 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 (и - 1)-й производной. во втором - (и)-й и т.д, В п-м, последнем интеграторе. цифрового сглаживающего блока 8 установится текущее значение временной задержки принимаемогО сигнала относительно После прекращения подачи сигнала на цифровой сглаживающий блок 8 содержимое первого интегратора не изменяется, так 15 как на его вход ничего не поступает, на вход . второго интегратора поступает содержимое первого интегратора, т,е, (и - 1)-я производная от временной задержки, которая интегрируется и поступает на следующий интегратор, и т.д, В результате этого на выходе цифрового сглаживающего блока 8 при отсутствии сигнала на входе формируются сигналы для сдвига фазы в соответствии с установившимися на момент потери сигнала в цифровом сглаживающем блоке 8 значениями производных закона изменения временной задержкит,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 со 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 памяти 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 ддресом является временная оцифровка меток времени, а информацией - величина временного рассогласования.2, которая поступает в виде адреса с четвертого блока обмена 31 на первый блок памяти 22, При приходе адреса на выходе первого блока памяти 22 появляются данные координаты Хь Уь 2) о положении источника.3 сигнала в момент измерения метки времени с данной 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 основании известных координат ведущих часов 1(Х 1, у 1, 2)хранящихся в виде констант, блок 23 определения. дальности в канале 46 ведущих часов определяет длину трасс распространениясигнала меж-. ду ведущими часами 1 и источником 3 сигнала в соответствии с выражением 20 Й.3 Ом)При этом источник 3 сигнала может не 25 наблюдаться с ведущих часов 1:Канал 47 ведущих часов, блока 24 определения задержки преобразует величинудальности В 1-з(м) в величин временной задержки сигнала в тракте передачи 30 Л 1-З(тм).Величина временной задержки Лс-Зпоступает на первый вход канала 48 ведущих часов блока 25 вычитания задержек,формируется сигнал 50 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 на временной дискриминатор, на который поступает также 10 метка времени, сформированная делителем частоты 17 из сигналов опорного генератора 20, Результирующий сигнал поступает в блок памяти 19 и фиксируется им, На адресный вход блока памяти 19 поступает инфор мация о временной оцифровке меток времени с выхода выделителя 18 (фиг.3), На стробирующий 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 по переднему фронту строб-импульса формирует сигнал, запускающий генератор 44 с последовательной записью, на информационный вход которого поступают сигналы с информационного выхода приемника 6, несущие информацию об оцифровке метки времени, Под воздействивм тактовых импульсов регистр 44 фиксирует полученную информацию, По приходе импульса временной метки с выхода приемника 6 на управляющий вход выделителя 18 (вход первого дифференцирующего блока 40) Формируется сигнал, по ступающий на элементы И 45, которые , также связаны с выходами разрядов регистра 44. Поэтому на выходе выделителя 18 при поступлении сигнала с выхода первого дифференцирующего блока 40 будет сформиро ван сигнал оцифровки метки времени, которЪй, пройдя блок задержки 42, обнулит регистр 44 через интервал времени, достаточный для регистрации в блоке памяти 19 данных о рассогласовании временных ме 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 по 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 на ведомых часах(Х 3 с (гм ) - Х + Ус (Вм ) - У +.2 с(йм ) Е 1 Данные о временной оцифровке приня.тых ведомыми часами 2 меток времени 1 м поступают в первый и второй блоки памяти 22 и 30. При этом второй блок памяти 30 выдает на выходе величину, временного рассогласования ЬИ-фм) шкал времени ведущих часов и источника 3 сигнала. Величина 11-з(Ъ) поступает на второй вход канала 48 ведущих часов блока 25 вычитания задержек, На выходе канала 48 ведущих часов Ь-з (см) = Ьо-з (м) - Ьтз-э (ъ),Данные о положении источника 3 сигнала в момент излучения той же метки времени т поступают на вход канала 49 ведомых часов блока 23 определения дальности. На основании этих данных, а также на основании известных координат ведомых часов 2 (Х 2, У 2, Е 2), хранящихся в виде констант, блок 23 определения дальности в канале 49 ведомых часов определяет длину трассы распространения сигнала между ве9299335 10 шкалы ведомых часов 2 й-з (ь)" Ли-з (ь) -й- Ь 2-з (ь) в момент приема ими временной метки Ъ, по которой был выполнен отсчет, Эта величина поступает на вход блока 2 б вычисления поправок, где иэ нее вычитается величина расхождения временной шкалы источника 3 сигнала относительно шкалы ведущих часов 1 на момент приема временной метки 1 м ведомыми часами 2: домыми часами 2 и источником 3 сигнала асоответствии с выражениемя 2.э (МС Хус (Тм ) - Х +Ус ( Ъ ) - У 2 +ЕЗс (м ) - 22 В канале 50 ведомых часов блока 24 определения задержки распространения преобразуется длина трассы распространения В 2-з(ъ) в величину временной задержки 10 метки времени в тракте передачи Ь 2-э(ь), Величина временной задержки метки времени т 2-з поступает на первый вход каналай51 ведомых часов блока 25 вычйтания задержек, на второй вход канала 51 ведомых ча сов поступает величина временного рассогласования метки времени, принятой , на ведомых часах 2 и сформированной делителем частоты 13 в ведомых. часах 2 612-з(тм). На выходе канала 51 ведомых 20 часов сформирована величина расхождениявременной шкалы источника 3 сигнала и П 2(ь) = Ь 2-з(Ь) " Ь К 3 МТаким образом; формируется поправка П 2(и) 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.,25зо ре ени1. СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ ПРО-. информационному и стробирующему вхо- СТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЕННЫХЧАСОВ, дам вцделителя номера метки времени,. содержащая последовательно соединен-. первый и второй входы временного дискные ведущие часы, вычислитель и ведомые 30 риминатора подключены соответственно к часы, выход которых подсоединен к второ- . смнхронизирующему выходу приемника и му информационному входу вычислителя, 3:. выходу. фазовращателя, 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 ведомые часы введены последовательно тельно соединенные опорный генаратор, соединенные выделитель номера метки делитель частоты и временной 4 искрими- . 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 временно- подключен к второму входу временного ди- -,;. го дискриминатора подсоединен к инфорскриминатора, при этом установочный. мационному входу блока памяти, причем вход делителя частоты является управляю выход блока памяти является выходом вещим входом ведомых часов, отличающаяся домых часов.тем, что, с целью повышения точности син. Система по п,1, отличающаяся тем, хрониэации пространственно разнесенных . что выделитель номера метки времени аеведущих 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 также1299335 ставитель В.Орловхред М.Моргентал Корректор А.Мотыль дактор О.Стенина Заказ 3 Тираж Подписно НПО"Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 4.й омбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарин Про стае нно-издател 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 еход 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 кото О 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 номераметки 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 выходыэлементов И являются соответственно ин- формационным входом и выходами выде лителя номера метки времени,