УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ШКАЛ ВРЕМЕНИ Российский патент 2018 года по МПК G04C11/00 G04G7/00 

Известно устройство для сравнения и синхронизации шкал времени между наземными объектами, соединенными оптоволоконной линией связи, с помощью с помощью системы двухсторонних сравнений шкал времени Пат. 2604852 РФ. Устройство для сравнения и синхронизации шкал времени / Д.В. Прохоров, О.В. Колмогоров, С.С. Донченко; заявитель и патентообладатель ФГУП "ВНИИФТРИ". Опубл. 10.12.2016, Бюл. №34.

Устройство содержит на первом объекте таймер событий, генератор формирования шкалы времени этого объекта, приемник оптических импульсов, компьютер, генератор оптических импульсов, блок разветвителей-объединителей. Второй объект также включает в себя таймер событий, промежуточный генератор, генератор формирования шкалы времени второго объекта, приемник оптических импульсов, компьютер, генератор оптических импульсов, блок разветвителей-объединителей. Блоки разветвителей-объединителей обоих объектов соединены между собой оптоволоконной линией связи. Компьютеры обоих объектов подключены к системе передачи информации о временных интервалах (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.).

К достоинствам данного устройства относится то, что увеличено допустимое расстояние между объектами за счет применения передающих модулей на каждом объекте, повышена точность сравнения или синхронизации за счет применения сигналов в оптическом диапазоне и прямой привязки оптических импульсов к шкалам времени, возможно сравнение или синхронизация шкал времени с использованием только одного оптического волокна произвольной длины, в т.ч. «темного» волокна, арендуемого у операторов общедоступных сетей связи. Недостатком данного устройства является то, что необходимо применение многостоповых таймеров событий, т.е. измеряющих интервалы времени между импульсом шкалы времени «старт» и, как минимум, двумя импульсами с фотоприемника «стоп»; наличие «мертвой зоны», т.е. интервала времени, в течение которого невозможно проведение следующего измерения, у таймеров событий не позволяет проводить сравнения шкал времени при небольших длинах оптической линии связи.

Достигаемым техническим результатом при использовании заявленного устройства является снижение допустимого расстояния между объектами и возможность применения одно-стоповых таймеров событий или измерителей временных интервалов за счет применения двух таймеров событий и двух приемников оптических импульсов на каждом из объектов.

Данный технический результат достигается за счет того, что устройство для сравнения шкал времени, состоящее из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, содержит на каждом объекте по два таймера событий с подключенными к ним приемниками оптических импульсов, к обоим таймерам событий подключен генератор формирования шкалы времени этого объекта. Оба таймера событий соединены с компьютером, подключенным к системе передачи информации (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.).

Генератор оптических импульсов на каждом объекте подключен к входу оптоволоконного разветвителя, при этом один выход разветвителя соединен с входом первого приемника оптических импульсов, соединенного с одним из таймеров событий, второй соединен с входом-выходом оптоволоконного циркулятора. Второй приемник оптических импульсов соединен с вторым входом-выходом оптоволоконного циркулятора и другим таймером событий. Третий вход-выход циркулятора соединен с оптоволоконной линией связи с другим объектом.

Особенностью и преимуществом указанного устройства является то, что возможно использование одностоповых таймеров событий, расширен допустимый диапазон расстояний между объектами за счет исключения мертвой зоны, вызванной недопустимостью наложения в фотоприемниках переданного и принятого импульса.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 - представлена схема устройства для сравнения шкал времени удаленных объектов;

на фиг. 2 - представлена временная диаграмма работы устройства, где ШВ1 и ШВ2 шкалы времени первого и второго объектов соответственно, t¹ и t² секундные метки шкал времени первого и второго объектов соответственно.

На фиг. 1 - показана схема устройства для сравнения шкал времени удаленных объектов, которое содержит на первом объекте таймер событий 1 и подключенный к нему приемник оптических импульсов 2, таймер событий 3 и подключенный к нему приемник оптических импульсов 4. Оба таймера событий подключены к источнику сигнала 1PPS (1 Гц) шкалы времени первого объекта ШВ1 5 и компьютеру 6, подключенному к системе передачи информации 7 (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.). Генератор оптических импульсов 8 на первом объекте подключен к разветвителю 9, выходы которого соединены с приемником оптических импульсов 2 и первым входом-выходом циркулятора 10. Второй вход-выход циркулятора 10 соединен с приемником оптических импульсов 4, третий - с оптоволоконной линией 11.

Второй объект содержит таймер событий 12 и подключенный к нему приемник оптических импульсов 13, таймер событий 14 и подключенный к нему приемник оптических импульсов 15. Оба таймера событий подключены к источнику сигнала 1PPS (1 Гц) шкалы времени второго объекта ШВ2 16 и компьютеру 17, подключенному к системе передачи информации 7. Генератор оптических импульсов 18 подключен к разветвителю 19, выходы которого соединены с приемником оптических импульсов 13 и первым входом-выходом циркулятора 20. Второй вход-выход циркулятора 20 соединен с приемником оптических импульсов 15, третий - с оптоволоконной линией 11.

Устройство в соответствии с фиг. 1 работает следующим образом.

На первом объекте оптический импульс с генератора оптических импульсов 8 поступает на вход разветвителя 9, некоторая часть мощности оптического импульса поступает в приемник 2 оптических импульсов первого объекта, основная часть мощности импульса через циркулятор 10 поступает в оптоволоконную линию 11. Электрический сигнал с приемника 2 оптических импульсов поступает в таймер событий 1, который фиксирует момент излучения оптического импульса t₁ в шкале времени первого объекта, сформированной генератором 5 сигнала 1 PPS, секундные метки которого поступают в таймер событий 1. Информация о моменте излучения оптического импульса t₁ поступает в компьютер 6.

Поступающий через оптоволоконную линию 11 со второго объекта оптический импульс через циркулятор 10 поступает в приемник 4 оптических импульсов первого объекта. Электрический сигнал с приемника оптических импульсов 4 поступает в таймер событий 3, который фиксирует момент прихода оптического импульса τ₂ в шкале времени первого объекта, сформированной генератором 5 сигнала 1 PPS, секундные метки которого поступают в таймер событий 1. Информация о моменте излучения оптического импульса τ₂ поступает в компьютер 6.

Оптический импульс, пришедший по оптоволоконной линии на второй объект через циркулятор 20, поступает в приемник оптических импульсов 15 второго объекта, который преобразует его в электрический сигнал, поступающий в таймер событий 14. Также в таймер событий 14 поступает сигнал источника сигнала 1PPS (1 Гц) шкалы времени второго объекта ШВ2 16, что позволяет определить время τ₁ прихода оптического импульса в шкале времени второго объекта. Информация о моменте прихода оптического импульса τ₁ направляется в компьютер 17 второго объекта.

На втором объекте оптический импульс с генератора оптических импульсов 18 поступает на вход разветвителя 19, некоторая часть мощности оптического импульса поступает в приемник оптических импульсов 13 второго объекта, основная часть мощности импульса через циркулятор 20 поступает в оптоволоконную линию 11. Электрический сигнал с приемника оптических импульсов 13 поступает в таймер событий 12, который фиксирует момент излучения оптического импульса t₂ в шкале времени второго объекта, сформированной источником сигнала 1PPS (1 Гц) шкалы времени второго объекта ШВ2 16, секундные метки которого поступают в таймер событий 12. Информация о моменте излучения оптического импульса t₂ с таймера событий 12 поступают в компьютер 17 второго объекта.

Компьютеры 6 и 17 первого и второго объекта соединены по системой передачи информации 7, например сети Ethernet, беспроводной сети связи или другой, по которой обмениваются данными об измеренных значениях t₁, t₂, τ₁, τ₂. За время цикла сравнения шкал времени с учетом различной частоты генерации импульсов или их длительности на каждом из объектов с помощью программного обеспечения определяется, с какого объекта, - своего или противоположного, поступил данный импульс.

На основании данных о значениях t₁, t₂, τ₁, τ₂, определяют расхождение шкал времени удаленных объектов Δt по формуле:

где

t₁ - измеренное время излучения оптического импульса с первого объекта в шкале времени первого объекта,

t₂ - измеренное время излучения оптического импульса со второго объекта в шкале времени второго объекта,

τ₁ - измеренное время прихода оптического импульса с первого объекта на второй объект в шкале времени второго объекта,

τ₂ - измеренное время прихода оптического импульса со второго объекта на первый объект в шкале времени первого объекта.

Усреднение данных за время цикла сравнения по каждой паре импульсов обеспечивает повышение точности сравнения и синхронизации.

Временная диаграмма работы устройства показана на фиг. 2, где ШВ1 и ШВ2 - шкала времени первого и второго объектов соответственно, t¹ и t² - секундные метки 1PPS (1 Гц) шкал времени первого и второго объектов соответственно.

Устройство относится к области техники для сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов с применением оптоволоконной линии связи, соединяющей объекты. Устройство выполнено в виде двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, содержит на первом объекте два одностоповых таймера событий с подключенными к ним приемниками оптических импульсов. К обоим таймерам событий подключен генератор формирования шкалы времени этого объекта, и они соединены с компьютером, подключенным к системе передачи информации. Генератор оптических импульсов подключен к входу оптоволоконного разветвителя, при этом один выход разветвителя соединен с входом первого приемника оптических импульсов, второй соединен с входом-выходом оптоволоконного циркулятора. Второй приемник оптических импульсов соединен со вторым входом-выходом оптоволоконного циркулятора и вторым таймером событий. Третий вход-выход циркулятора соединен оптоволоконной линией связи со вторым объектом, который также включает в себя два одностоповых таймера событий с подключенными к ним приемниками оптических импульсов. К обоим таймерам событий подключен генератор формирования шкалы времени второго объекта, и они соединены с компьютером, подключенным к системе передачи информации, генератор оптических импульсов подключен к входу оптоволоконного разветвителя. Один выход разветвителя соединен с входом первого приемника оптических импульсов, второй соединен с входом-выходом оптоволоконного циркулятора, второй приемник оптических импульсов соединен со вторым входом-выходом оптоволоконного циркулятора и вторым таймером событий, третий вход-выход циркулятора соединен оптоволоконной линией связи с первым объектом. Технический результат заключается в возможности использования одностоповых таймеров событий, расширении допустимого диапазона расстояний между объектами за счет исключения мертвой зоны, вызванной недопустимостью наложения в фотоприемниках переданного и принятого импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для сравнения и синхронизации шкал времени, выполненное в виде двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, содержащее на первом объекте два одностоповых таймера событий с подключенными к ним приемниками оптических импульсов, причем к обоим таймерам событий подключен генератор формирования шкалы времени первого объекта и они соединены с компьютером, подключенным к системе передачи информации, генератор оптических импульсов, подключенный к входу оптоволоконного разветвителя, при этом один выход разветвителя соединен с входом первого приемника оптических импульсов, второй выход соединен с входом-выходом оптоволоконного циркулятора, второй приемник оптических импульсов соединен с вторым входом-выходом оптоволоконного циркулятора и вторым таймером событий, третий вход-выход циркулятора соединен оптоволоконной линией связи со вторым объектом, который также включает в себя два одностоповых таймера событий с подключенными к ним приемниками оптических импульсов, причем к обоим таймерам событий подключен генератор формирования шкалы времени второго объекта и они соединены с компьютером, подключенным к системе передачи информации, генератор оптических импульсов для второго объекта, подключенный к входу оптоволоконного разветвителя, при этом один выход разветвителя соединен с входом первого приемника оптических импульсов для второго объекта, второй выход соединен с входом-выходом оптоволоконного циркулятора для второго объекта, второй приемник оптических импульсов соединен с вторым входом-выходом оптоволоконного циркулятора и вторым таймером событий для второго объекта, третий вход-выход циркулятора для второго объекта соединен оптоволоконной линией связи с первым объектом.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве системы передачи информации используется беспроводная сеть.