Система синхронизации пространственно разнесенных часов Советский патент 1993 года по МПК G04C11/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовоио в радиотехнических системах единого времени и системах рэдиоиаеигации для синхронизации пространственно разнесенных часов.

Целью изобретения является повышение точности синхронизации пространственно разнесенных ведущих it ведомых часоо.

На фиг.1 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 часов.. . .

Система синхронизации прострднст- веяно разнесенных часов содержит веду-, щие часы 1, ведомые часы 2, источник 3 сигналов сремеми, анализатор координат 4 и вычислитель 5.

Ведуа1ие часы 1 содержат приемник 6, дополнительный временной дискриминатор 7, цифровой сглажипающий блок 8, фазовращатель 9, временной дискриминатор 10. блок памяти 11, опорный генератор 12, делитель частоты 13, выделитель 14 номера метки времени.

. Ведомые часы 2 содержит приемник 15, временной дискриминатор-16. делитель частоты 17, выделитель 18 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, второй блок обмена 27, управляющий блок 28, третий блок обмена 29, йторой блок памяти 30, :четвертый блок обмена 31.

В Ьщелитель 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 задержек и блок 25 рычитания 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 сточника 3 сигналов и формирует нз-синхрони зирующем выходе импуу1ьс покадровой инхронизации, 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 поступает на вход генератора 34 (фиг.2) через первый дифференцирующий блок 32, Йм- пульсы.с выхода генератора 34 поступают на тактовый вход регистра 35 с последовательной записью и параллельным считыванием. На информационный вход регистра 35 поступает информация об оцифровке метки времени из приемника 6.

При поступлении импульса с выхода первого дифференцирующего блока 32, задержанного во втором блоке задержки 38 на интервал времени п (гдег 1 больше дл итель- ности строб-импульса), происходит параллельная запись информации из регистра 35 в счетчик 36. Выходы разрядов счетчика 36

через элементы 1Л 39 соединены с адресным входом блока памяти 11..

При поступлении импульса с выхода фазовращателя 9 на элементы И 39 состоян ие счет.чика 36 (номер временной метки) подается на адресный вход блока памяти 11. Этот же импульс проходит второй дифференцирующий.блок 33, после чего задерживается в первом блоке задержки 73 на интервал Т2 (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 сигнал поступает на счетный 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 часое 1 Е 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 отслежива1отся с помощью Цифровой следящей системы ведущих часов

1. в которую входят дополнительный временной дискриминатор 7, цифровой сглаживающий блок 8 и фазовращатель 9. Дополнительный временной дискриминатор 7 вырабатывает сигнал рассогласова- ния между принятой меткой времени и опорной меткой времени (импульсной последовательностью), поступающей отделителя частоты 13 через фазовращатель 9.

. Сигнал рассогласования поступает в цифровой сглаживающий блок 8, представляющий собой ряд последовательно соединенных цифровых интеграторов, число которых зависит от ыбранной степени ас- татизма.

Под действием выходного сигнала цифрового сглаживающего блока 8 фазовращатель 9 осуществляет временной сдвиг опорных меток времени, поступающих от делителя частоты 13, обеспечивая тем са- мым подстройку временного положения опорных меток времени под принятые метки времени. С вы хода 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 №-от фазовращателя 9.

Временная метка, принимаемая от источника 3 сигналов, а следовательно, сигнал с выхода фазовращателя 9 всегда отстает от временной метки, формируемой делителем частоты 13, так как она задерживается на трассе источник3 сигналов- ведущиечасы 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 фазовращателя 9.

При выходе источника сигнала 3- из зоны радиовидимости ведущихчасов 1 приемник 6 прекращает прием временных меток, и на вход цифрового сглах иваю1цего блока 8 прекращается пбступление сигналов. При этом цифровой сглаживающий блок 8 пере- ходит из режима слежения в режим прогно- за. 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 оход-следящей системы сигнала от пр -иемника 6 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 п-го порядка астатизма в первом интеграторе устанавливается значение (п - 1)-й производной, во втором - (п - 2}-й и т.д. В п-м, последнем интеграторе цифрового сглаживающего блока 8 установится текущее значение временной задержки принимаемого сигнала относительно опорного. .

После прекращения подачи сигнала на цифровой сглаживающий блок 8 содержимое первого интегратора не изменяется, так как на его вход ничего не поступает, нэ вход второго интегратора поступает содержимое первого интегратора, т.е. (п - 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 задержки., т.е. цифровой сглаживающий блок 8 будет осуществлять прогнозирование изменения временной задержки.

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

Информация о принятой (выделенной) временной оцифровке меток времени и соответствующих 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.. связ11 осуществляется через блок обмена (модем), не показанный на фиг.1.

Под воздействием управляющей программы, например, представляющей собой периодические, (Т 1 мин) обращения к внешним истопникам информации, вычислитель 5 по команде управляющего блока 2В периодически обращается к ячейкам памяти блока памяти 11 через третий блок обмена 29 и переписывает информацию во второй блок памяти 30, в котором Адресом является временная оцифровка меток времени, а информацией - величина временного рассогласования.

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

При появлении источника 3 сигнала в 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 метка времени, сформированная делителем частоты 17 из сигналов опорного генератора 20, Результирующий сигнал поступает ЕЗ- блок памяти 19 и фиксируется им. На адресный вход блока памяти 19 поступает информация 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 б, несущие информацию об оцифровке метки времени., Под ооздействием тактовых импульсов регистр 44 фиксирует полученную информацию. По приходе импульса временной метки с выхода приемника 6 из управляющий вход выделителя 18 (вход первого дифференцирующего блока 40) формируется сигнал, поступающий на элементы / 45, которые , такжесвязаны с выходами разрядов регистра 44, Поэтому на выходе выделителя 18 при поступлении сигнала с выхода первого дифференцирующего блока 40 будет сформирован сигнал оцифровки метки времени, ртор1 1й, пройдя блок задержки 42, обнулит регистр 44 через интервал времени, достаточный для регистрации в блоке памяти 19 данных о рассогласований временных меток. Таким образом, блок памяти Т9. 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, его периодическом обращении к блоку памяти 19 пЬ Команде управляющего блока 28 и поступают на второй вход канала 51 ведомых часов блока 25 вычитания задержек. При обращении им предшествует информация о метке времени, принятой на ведомых часах

2, которая поступает а виде адреса с четвер. того блока обмена 31 на первый блок памяти

22, При приходе адреса на выходе первого

блока памяти 22 появляются данные (коор5 динагы Xk, Yk, Zk) о положении источника.З сигнала в момент измерения метки времени с данной оцифровкой. Эти данные формируются анализатором координат 4 и по команде управляющего блока 28, поступающей на

10 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.(Xi, YI, Zi), хранящихся в

15 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 вь1ражением

20

Rl-3(tM)-,

(tM)-Xlf+(Yk(tM)-Ylf+.2k(tM)

При зтом источник 3 сигнала может не 25 наблюдаться с ведущих часов 1.

Канал 47 ведущих часов, блока 24 опре- делейия задержки преобразует величину дальности Ri-3(tM) в величин временной задержки сигнала в тракте передачи 30 Ati-3 (tM).

Величина временной задержки Ati-a поступает на первый вход канала 48 ведущих часов блока 25 вычитания задержек.

35 Данные о временной оцифровке принятых ведомы.и часами 2 меток времени tM поступают в первый и второй блоки памяти 22 и 30, При этом второй блок памяти 30 выдает на выходе ве личину.временного рас40 согласования А ti-3{tM) шкал времени веду- . щих часов и источника 3 сигнала. Величина ti-3(tM) поступает на второй вход канала 48 ведущих часов блока 25 вычитания задержек. На выходе канала 48 ведущих часов

45 формируется сигнал

Al-3 (Гм) А П-З (1м) - А tl-3 (Тм),

Данные о положении источника 3 сигна- 50 па в момент из(1учения той же метки времени 1м поступают на вход канала-49 ведомых часов блока 23 определения дальности.

На основании этих данных, а также на 55 основании известных координат ведомых часов 2 (Х2, YZ, Z2), хранящихся в виде констант, блок 23 определения дальности в канале 49 ведомых часов определяет длину трассы распространения сигнала между ведомыми часами 2 и источником 3 сигнала а соответствии с выражением

Й2-ЗЫ-VtXk(tM)-X2f+lVk(H)-V2)+lZk{lM)

В канале 50 ведомых часов блока 24 определения задержки распространения преобразуется длима трассы распространения Р2-з(Тм) в величину временной задержки метки времени в тракте передачи Д12-з(тм). Величина временной задержки метки времени 12-3 поступает на первый вход канала 51 ведомых часов блока 25 вычитания задержек, на второй вход канала 51 ведомых ча- сов поступает величина временного рассогласования метки времени, пр1инятой на ведомых часах 2 и сформированной делителем частоты 13 в ведомых часах 2 Лг2-з{тм). На выходе канала 51 ведомых часов сформирована величина расхождения временной шкалы источника 3 сигнала и

Формул а изобретения

1. СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ СТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЕННЫХ ЧАСОВ, содержащая последовательно соединённые ведущие часы, вычиспитель ведомые часы, выходи которых подсоединен к второму информационному входу бмчислитбпя, а также источник сигналов времени, соеди- ненный:с ведущими и ведомыми часами.; vt анализатор координат, выход которого- подсоединен к еходу Ввод координат вычислителя, информационный вход которого подключен к выходу ведомых часов, причем ведущие часы содержат последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты и временной Дискриминатор, а также приемник, ведомые часы содержат последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты и временной дискриминатор, а также приемник, синхронизи)ующий выход которого подключен к второму входу временного дискриминатора, при этом установочный вход делителя частоты является уг равляю- щим входом ведомых часов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности син- хронизации-пространственно разнесенных ведущих и ведомых часов, в ведущие часы введены последовательно соединенные дополнительный временной дискриминатор, цифровой сглаживающий , фазовращатель, выделитель номера метки времени и блок памяти, при этом информационный и стробирующий выходы прием-шкалы ведомых часов 2 (Хм) Д t2-3 (tn) - - (tMJ в момент приема ими временной метки Гм, по которой был выполнен отсчет. Эта величина поступает на вход блока 26 вычисления поправок, где из нее вычитается величина расхождения временной шкалы источника 3 сигнала относительно шкалы ведущих часов 1 на момент приема временной метки tM ведомыми.часами 2:

П2Ы- Д2-зЫ-А1-зМ,

Таким образом, формируется поправка П2(тм) к шкале времени ведомых Ч|асов 2 на момеТЬы времени приема ими сигналов от источника 3 сигналов. Оно передается по каналам связи на ведомые часы 2, где используется для коррекции шкалы времени.

(56) Патент США Мг 3756012, кл. G 04 С 13/02.1574.

Патент США № 3751900. кл. С04 Ci3/02,1973.

.25

С

5

0

5

0

5

ника подсоединены соответственно к информацконнрму и стробирующему входам зыделителя номера метки времени, первый и второй входы временного дискриминатора подключены срответственйо к синхронизирующему выходу приемнмка и вь1ходу фазовращателя, тактовый вход и выход которого подключены соответственно к йыходу делителя частоты и второму входу временног о ди скриминатора. выход котйрого подсоединен к информационному входу блока памяти, причем выход блока памяти является,выходом ведущих часов, в ведомые часы введены последовательно соединенные выделитель номера, йетки времени и блок памяти, при этом информационный, стробирующий и управляющий выходы приемника подсоединены соответственно к информационному, стробирующему и управляющему входам выделителя номера метки времени, а выход временного дискриминатора подсоединен к информационному входу блока памяти, причем выход блока памяти является выходом ведомых часов.

2. Система, по п.1, отличающаяся тем, что выделитель номера метки времени ведущих часов выполнен в виде последовательносоединенныхпервогодифференцирующего блока, генератора тактовых импульсов и регистра сдвига, последовательно соединенных второго дифференцирующего блока, первого блока задержки и счетчика импульсов, а также

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 явля- нэтся 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 «ход регистра сдвига и выходы элементов И являются соотвеУственно 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 последовательносоединенныхпервого

дифференцирующего блока, блока задержки и регистра сдвига, последовательно соединенных второго дифференцирующего блока и генератора тактовых импульсов, а также - элементов И, первые входы которых пс дключенЫаК соответствующим выходам разрядов регистра сдвига, вто&ые объединенные входы элементов И подключены к выходу первого дифференцирующего блока, вход которого является управляющим входом выделителя но/мера метки времени, дополнительный вход генератора тактовых импульсов подключен к входу второго 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.

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,

u iiOli- J ;:-.,; i;

а .

EllE-J:

ft

ЙлУ

Редактор О.Стенина

Составитель В.Орлов Техред М.Моргентал

Заказ 3242

ТиражПодписное

НПО Поиск Роспатента 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский (комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Корректор А.Мот ыль