Источник единого времени Российский патент 2024 года по МПК G04G5/00 

Изобретение относится к классу систем единого времени (ЕВ) для систем связи и автоматизации общего и специального назначения.

Известно устройство синхронизации времени, представленное в описании к патенту на полезную модель №108865, кл. МПК G04C 11/02, опубл. 27.09.2011, включающее приемник сигналов от навигационных космических аппаратов (НКА), выполненный с возможностью точной установки времени, процессор обработки данных и тактовый генератор, которые соединены с источником питания. НКА имеет первый вход для подключения антенны ГЛОНАСС/GPS (антенный вход), второй вход для подключения источника питания и два выхода, соединенные с процессором обработки данных, имеющим пять входов: первый и второй входы, соединенные соответственно с выходами от приемника сигналов от НКА, третий вход - для входа внешнего сигнала "Событие", четвертый вход, соединенный с выходом тактового генератора; пятый вход соединен с источником питания, и три выхода: первый - для связи по СОМ-порту с внешним компьютером, второй - для связи с блоком световой индикации и третий - для выдачи импульсного сигнала на любую внешнюю аппаратуру, имеющую вход синхронизации.

Недостатком данного изобретения является невозможность его применения в условиях объектов с защитным зашумлением из-за попадания в антенну электромагнитных помех с объекта размещения устройства синхронизации времени.

Известен сервер единого времени, представленный в описании к патенту на полезную модель №155966, кл. МПК G06 19/00, опубл. 20.10.2014, содержащий приемную антенну сигналов систем ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль, осуществляющий обработку принятых данных, микроконтроллер, управляющий работой всех остальных узлов, кварцевый генератор, системные часы, хранящие системное время, и интерфейсные узлы. Сервер работает следующим образом. Радиосигнал со спутника ГЛОНАСС и/или GPS принимается и усиливается приемной антенной и передается в приемный модуль, который по информации, содержащейся в принимаемом сигнале, определяет время UTS и через интерфейс RS-485 или Ethernet передает в систему пользователя.

Недостатком данного сервера единого времени является невозможность его применения в условиях объектов с защитным зашумлением из-за попадания в приемную антенну и блок приема сигналов электромагнитных помех с объекта размещения сервера синхронизации времени.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения рассматривался сервер синхронизации времени, представленный в описании к патенту на полезную модель №172628 кл. МПК G04C 11/00, опубл. 17.07.2017, содержащий приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС и/или GPS, осуществляющий обработку принимаемых данных, выдающий в микроконтроллер информацию о времени, формирующий и передающий на внешний выход импульсы PPS, синхронизированные с всемирным координированным временем UTS, микроконтроллер, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий и передающий в узел интерфейсный последовательный временной код по протоколам синхронизации времени NTP, SNTP и РТР (IEEE 1588-2008), кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, и узел интерфейсный, содержащий два интерфейса Ethernet, выполненные по технологии Power over Ethernet (РоЕ) для питания сервера, и фиксирующие метки времени сообщений синхронизации РТР на аппаратном уровне, что обеспечивает высокую точность синхронизации времени.

Недостатком данного изобретения является невозможность его применения в условиях объектов с защитным зашумлением из-за попадания в приемную антенну и блок приема сигналов электромагнитных помех с объекта размещения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание источника единого времени для систем связи и автоматизации общего и специального назначения, размещаемых в защищаемых зашумлением объектах.

Технический результат заключается в выносе антенны и приемника сигналов глобальных навигационных систем за пределы зоны зашумления, что позволяет избежать появления электромагнитных помех в антенне и приемнике.

Технический результат достигается созданием источника единого времени (ИЕВ) для систем связи и автоматизации общего и специального назначения, содержащего приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль сигналов СНС ГЛОНАСС и/или GPS, осуществляющий обработку принимаемых данных, выдающий в микроконтроллер блока сигналов времени информацию о времени, формирующий и передающий импульсы PPS, синхронизированные с всемирным координированным временем UTS, микроконтроллер блока сигналов времени, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий и передающий в узел интерфейсный последовательный временной код по протоколам синхронизации времени NTP, SNTP и РТР (IEEE 1588-2008), кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, узел интерфейсный для подключения потребителей, блок питания и модуль управления, дополнительно приемный модуль сигналов СНС ГЛОНАСС и/или GPS с блоком сигналов времени посредством соответствующих модулей оптических соединен оптической линией односторонней передачи, что обеспечивает доставку сигналов ГЛОНАСС и/или GPS в защищаемую зашумлением зону.

Заявляемое техническое решение позволяет предоставлять для телекоммуникационного оборудования и средств автоматизации управления, установленных на защищаемых зашумлением объектах, устойчивые сигналы синхронизации времени 1 PPS и метки единого времени по протоколам NTP, SNTP и РТР (IEEE 1588-2008).

Сущность изобретения раскрывается путем описания взаимодействия основных элементов ИЕВ, представленных схемой фиг. 1.

Основными физическими элементами ИЕВ являются:

- антенна 1;

- приемный модуль сигналов ГЛОНАСС/GPS 2;

- сервер единого времени 3, состоящий из интегрированных посредством специального программного обеспечения кварцевого генератора 4, блока сигналов времени 5 и узла интерфейсного 6;

- оптическая линия односторонней передачи 7;

- модуль управления 8;

- блок питания ИЕВ 9;

- модули оптические 10 и 11.

Сигналы точного времени от глобальных навигационных систем через антенну 1 попадают в приемный модуль сигналов ГЛОНАСС/GPS 2, находящиеся за пределами зоны зашумления, где мультиплексируются и по оптической линии односторонней передачи 7 передаются в блок сигналов времени сервера единого времени 5, который, совместно с кварцевым генератором 4 и узлом интерфейсным 6, обеспечивает сигналами синхронизации потребителей 12.

Применение на объектах применения пространственного зашумления, например, с использованием генераторов шума, обеспечивающих создание на границе зашумляемой зоны широкополосной шумовой электромагнитной помехи (от 10 кГц до 1.8 ГГц), которая зашумляет побочные излучения защищаемого объекта, антенны спутниковых навигационных систем оказываются в зоне действия помех, и качество приема сигналов точного времени существенно снижается. Зашумление антенных кабелей невозможно по этой же причине. Вынос же антенн и блоков приема за пределы контролируемой зоны недопустим, поскольку в этом случае не исключена утечка информации через металлические антенные кабели. Выходом из такой ситуации является отказ от металлических антенных кабелей и размещение антенн и приемников ГЛОНАСС/GPS за пределами зашумленной зоны, и использование оптической линии односторонней передачи для доставки сигналов времени в зашумленную зону.

В составе приемного модуля сигналов ГЛОНАСС/GPS 2 и блока сигналов времени сервера единого времени 5 имеются соответствующие модули оптические 10 и 11 оптической линии односторонней передачи 7. В качестве таких модулей могут использоваться двухволоконные подключаемые модули малого форм-фактора SFP SX или SFP+SR/XFP SR, в которых передающий тракт блока приема сигналов ГЛОНАСС/GPS 2 подключен к приемному тракту блока сигналов времени сервера единого времени 5, а обратный тракт не задействован.

В качестве кабеля для оптической линии односторонней передачи 7 может использоваться кабель одномодовый SM типов NIKOMAX NKL-F-001A1H-00C-BK или NIKOMAX NKL-F-001A1L-00C-BK, а также оптический кабель дуплексный (ОБД) российского производства.

Модуль управления 8 и блок питания 9 соответственно обеспечивают управление и питание источника единого времени.

Достижение технического результата можно пояснить следующим образом.

Электромагнитные помехи от генераторов шума не влияют на антенну 1 и приемный модуль сигналов ГЛОНАСС/GPS 2, так как они располагаются вне зоны зашумления.

Воздействие электромагнитных помех на оптическую линию односторонней передачи может проявиться поворотом плоскости поляризации световой волны. Следствием этого является увеличение дисперсии и затухания сигнала, аналогичные поляризационной модовой дисперсии при геометрических неоднородностях волокна. Однако, как показано в (www.lastmile.su.; https: //docs.yandex.ru/), такое влияние для линии односторонней передачи в несколько десятков метров является незначительным даже для грозовых разрядов.

Использование: изобретение относится к классу систем единого времени (ЕВ) для систем связи и автоматизации общего и специального назначения. Технический результат: обеспечение возможности выноса антенны и приемника сигналов глобальных навигационных систем за пределы зоны зашумления, что позволяет избежать появления электромагнитных помех в антенне и приемнике. Сущность: источник единого времени (ИЕВ) для систем связи и автоматизации общего и специального назначения содержит приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль сигналов СНС ГЛОНАСС и/или GPS, осуществляющий обработку принимаемых данных, выдающий в микроконтроллер блока сигналов времени информацию о времени, формирующий и передающий импульсы PPS, синхронизированные с всемирным координированным временем UTS, микроконтроллер, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий и передающий в узел интерфейсный последовательный временной код по протоколам синхронизации времени NTP, SNTP и РТР (IEEE 1588-2008), кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, узел интерфейсный для подключения потребителей, блок питания и модуль управления, при этом приемный модуль сигналов СНС ГЛОНАСС и/или GPS с блоком сигналов времени посредством соответствующих модулей оптических соединен оптической линией односторонней передачи, что обеспечивает доставку сигналов ГЛОНАСС и/или GPS в защищаемую зашумлением зону. 1 ил.

Источник единого времени (ИЕВ) для систем связи и автоматизации общего и специального назначения, содержащий приемную антенну, принимающую и усиливающую радиосигнал спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАСС и GPS, приемный модуль сигналов СНС ГЛОНАСС и/или GPS, осуществляющий обработку принимаемых данных, выдающий информацию о времени, формирующий и передающий импульсы PPS, синхронизированные с всемирным координированным временем UTS, микроконтроллер блока сигналов времени, обрабатывающий данные, поступающие от приемного модуля, и формирующий и передающий в узел интерфейсный последовательный временной код по протоколам синхронизации времени NTP, SNTP и РТР (IЕЕЕ 1588-2008), кварцевый генератор, осуществляющий тактирование микроконтроллера, узел интерфейсный для подключения потребителей, блок питания и модуль управления, отличающийся тем, что приемный модуль спутниковых навигационных сигналов с блоком сигналов времени посредством соответствующих модулей оптических дополнительно соединен оптической линией односторонней передачи, что обеспечивает доставку сигналов ГЛОНАСС и/или GPS в защищаемую зашумлением зону.