Способ сличения шкал времени и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G04C11/02 

30

35

Изобретение относится к радиотех- 25 нике и может быть использовано в системах синхронизации пространственно независимых шкал времени по каналам с изменяющимся временем распространения сигналов.

Целью изобретения является повышение точности сличения шкал времени.

На фиг. 1 представлена временная диаграмма сигналов, поясняющая способ сличения шкал времени; на фиг. 2 - структурная электрическая схема устройства для осуществления способа сличения шкал времени; на фиг. 3 - 5 - соответственно структурные электрические схемы формирователя управляющих п сигналов, селектора импульсов запуска и формирователя сигнала Знак поправки.

Устройство для сличения шкал времени содержит на ведущем и ведомом пунк- тах часы 1, преобразователь 2 сигналов часов в радиосигнал, формирователь 3 управляющих сигналов, блок 4 деления, селектор 5 импульсов запуска, блок 6 формирования сигналов шкал времени, определитель 7 интервалов времени, селектор 8 принимаемых сигналов часов, дополнительный определитель 9 интервалов времени, формирователь 10 сигнала Знак поправки и преобразователь 11 радиосигнала в сигналы часов.

Часы 1 содержат генератор 12 эталонной частоты, корректор 13 сигналов шкал времени и делитель 14 частоты.

50

55

0

5

5

п

0

5

Блок 6 формирования сигналов шкал времени содержит формирователь 15 опорной шкалы времени и формирователь 16 измерительной шкалы времени.

Формирователь 3 управляющих сигналов содержит RS-триггер 17, блок 18 задержки, первый и второй элементы И 19 и 20 и счетный триггер 21.

Селектор 5 импульсов запуска содержит элемент И 22, RS-триггер 23, делитель 24 частоты и элемент ИЛИ 25 6

Формирователь 10 сигнала Знак поправки содержит первые элементы ИЛИ 26 и И 27, первый и второй блоки 28 и 29 задержки, RS-тригге 1 30, вторые элементы И 31 и ИЛИ 32, сумматор 33 и преобразователь34 сигнала по уровню.

Сущность способа сличения шкал времени заключается в следующем.

Время распространения сигнала в прямом - из ведущего пункта (А) в ведомый пункт (Б) и в обратном - из ведомого пункта (Б) в ведущий пункт (А) принимается одинаковым и равным Q ,(Фиг. 1). Время распространения переизлученного сигнала также считается одинаковым в обоих направлениях,но от-, личается на величину ty от времени распространения основного сигнала (первоначально излученного) из-за смещения отражателя.

Ведущий и ведомый пункты работают .одинаково. В ведущем и ведомом пунктах за один период измерения, состоящий

из двух циклов, излучают четыре им-и пульса (на риг. 1 зачернены), принимают четыре импульса (на фиг. 1 имеют наименьшую высоту), генерируют дважды импульсы опорной шкалы времени (на фиг, 1 отмечены штриховкой) и импульсы измерительной шкалы времени (на фиг. 1 показаны тонкой линией),

ПуСТЬ ИСХОДНЫЙ НеИЗВеСТНЫЙ СДВИГ

шкалы времени ведомого пункта В относительно ведущего пункта А равен v.

Первый сигнал основной шкалы времени излучают в ведущем и ведомом пунктах соответственно в моменты времени

О

и

ЬпЭ,

V.

Первый сигнал основной шкалы времени принимают в ведущем и ведомом пунктах в -моменты времени

где У - временная ошибка, вызванная изменением времени распространения по радиоканалу из- за смещения отражающего объекта.

Временное положение измерительной шкалы времени в первом цикле для ведущего и ведомого пунктов составляет соответственно

2Т

и

-иш,

2T+V,

Измеряют в ведущем и ведомом пунктах временное положение второго принятого сигнала основной шкалы времени относительно измерительной шкалы времени . При этом получают соответственно

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах синхронизации пространственно независимых шкал времени по каналам с изменяющимся временем распространения сигналов. Целью изобретения является повышение точности сличения шкал времени. Устройство, реализующее способ сличения шкал времени, содержит- на ведущем и ведомом пунктах часы 1, преобразователь 2 сигналов часов в радиосигнал, формирователь 3 управляющих сигналов, блок деления 4, селектор 5

и

Ч, - Э - v.

t лр, 0 + v

Принятые первые сигналы основной

.шкалы времени опережают импульс опор |ной шкалы времени, запаздывающей на Т относительно основной шкалы времени (местной) в ведущем и ведомом пунктах, соответственно на время.

t. Т - (0+v) и tL -T-(0-v).

uont

-on,

Через время задержки, равное для веду- щего и ведомого пунктов соответственно времени опережения принятым первым 35 сигналом основно й шкалы времени сигнала опорной шкалы времени

t

on

и

зал

оп

переизлучают сигнал. Момент времени, - в который осуществляется излучение : второго сигнала основной шкалы времени, равен соответственно для ведущего и ведомого пунктов

tn32 Ьп32

Т + tMni - 2T-(0+v); T+v+tWf)) 2T+v-(0-v).

Вторые сигналы основной мени принимаются в ведущем пунктах соответственно в момени

А

,Р

.

пЭ2 +в + taA92+6 +f

В ведущем и ведомом пунктах определя- ют поправку, на которую корректируют шкалы времени (основную, опорную и измерительную):

A uf/4/

Из ведущего и ведомого пунктов излучают третий сигнал основной шкалы времени в момент времени

А СпЭ,

ЗТ + Д ЗТ + | + Ј

+ I+

Произведенная коррекция шкал времени

приводит к их совмещению

Третий сигнал основной шкалы времени принимают одновременно в ведущем и ведомом пунктах через время 9 , являющееся изменившимся временем распространения:

4 -tVe -эт в ,

Р, - „V 0 зт + +0(

Третий сигнал основной шкалы времени,

принятый в ведущем и ведомом пунктах, опережает сигналы их опорных шкал времени соответственно на величину

55

OflЈ

т- д1 t6 т -и 1 у гопг L v

Выбирают задержку момента излуче ния четвертого сигнала основной шкалы

времени относительно сигналов опорной шкалы времени для ведущего и ведомого пунктов, соответственно равную времени опережения принятым третьим сигналом основной шкалы времени относительно Јигнала опорной шкалы времени:

А А

-эдп а.

Т-б ;

ton 2.

t-talifc

1

Четвертый сигнал основной шкалы времени в ведущем и ведомом пунктах излучают одновременно в момент времени

Ааи

1

t

пЭ

+T+t

зап4

If

20

v V л ЗТ + 2 + F 9 ;

Чз4 - п89 +T+tin2

„ST + f+frO1.

Четвертый сигнал основной шкалы времени принимают через время 0 +v также одновременно в ведущем и ведомом 25 пунктах:

ПР4 + -5T + I+I+V;30

5Т + I + + V .

Положение измерительной шкалы времени 35 в ведущем и ведомом пунктах совпадает:

А А ЬИШ2 2Т

№, С V2T

.

Измеряют временное положение четвертого сигнала основной шкалы времени относительно сигнала измерительной шкалы времени, в результате получают для ведущего и ведомого пунктов COOT- JQ ветственно

По результатам двух измерений находят сдвиг шкал времени между ведущим и ведомым пунктами

л7 л А А

AV Л - Да - 2v;

&; -л -2v.

Последнее выражения

де

,

0

5

0

5

0

5

0

5

Q

5

что имеет место удвоенный сдвиг принятых сигналов основных шкал времени относительно местных гакал времени: шкалы ведомого пункта запаздывают на величину v относительно шкал ведущего пункта и, наоборот, шкала ведущего пункта опережает шкалу ведомого пункта на значение v, о чем свидетельст- вует знак минус у величины Д. .

После определения результата сличения шкалы времени в ведущем и ведомом пунктах возвращают в исходное состояние (путем сдвига в сторону опережения) , компенсируя введенные поправки Д и Д .

Устройство для сличения шкал времени работает следующим образом (ведущий и ведомый пункты работают идентично) .

Генератор 12 (фиг. 2) вырабатывает периодическую последовательность импульсов с высокой частотой (например, 5 МГц). Корректор 13 в исходном состоянии поправку не вносит. Делитель 14 на первом выходе вырабатывает периодическую последовательность импульсов с периодом Т и частотой, имеющей низкое значение (например, 600 Гц), а на втором выходе - также с низкой частотой (например, 100 Гц). Частота сличений определяется частотой импульсов на втором выходе делителя 14, излучаемых с. выхода преобразователя 2 (первый зачерненный сигнал на фиг.1).

Селектор 5 обеспечивает работу устройства для сличения шкал времени в два цикла. При этом на его первом выходе появляются импульсы запуска в моменты времени 0 и ЗТ + Д к по местной шкале, запуская формирователь 15, на втором и третьем выходах селектора 5 импульсы запуска действуют через время ЗТ + Дц запуская формирователь 3 и преобразователь 2.

Импульсы с второго выхода делителя 14 устанавливают RS-триггер 23 селектора 5 (фиг. 4) в единичное состояние, производят начальную установку делителя 24 (на три) и через элемент ИЛИ 25 поступают на первый выход селектора 5.

Импульсы с периодом повторения Т с первого выхода делителя 14 поступа

у16

ют на вход селектора, т.е. на второй вход элемента И 22, и ввиду того, что на его первом входе действует разрешающее напряжение с прямого выхода RS-триггера 23, проходят на вход делителя 24, что обеспечивает появление импульса на выходе спустя время ЗТ+ +Дц гДе А к. поправка, вводимая в шкалу времени на интервале между tnp и ЗТ. Импульс с выхода делителя 24 устанавливает RS-триггер в нулевое состояние, что прекращает прохождение сигналов через элемент И 22 и ебеспе- |чивает формирование на инверсном вы- |ходе RS-триггера 23 сигнала запуска. Ори появлении радиосвязи между ведущим и ведомым пунктами преобразователь 11 обнаруживает сигнал часов и через селектор 8 запускает прямой {счет определителя 7 интервалов (реверсивного измерителя интервалов), который измеряет время опережения принятым сигналом основной шкалы времени относительно сигналов опорной шкалы времени (местной). Сигнал с формирователя 15 прекращает прямой счет определителя 7 интервалов и переводит его в режим обратного счета. Когд показания определителя 7 интервалов станут равны нулю, производится запуск преобразователя 2.

Переизлученный с задержкой сигнал

часов, принятый преобразователем 15, через селектор 8 поступает на первый 35 вход формирователя 10, на второй вход которого поступает сигнал с выхода формирователя 16, задержанный относительно сигнала основной шкалы времени (местной) на 2Т.40

Формирователь 10 вырабатывает импульсы Пуск и Стоп для управления работой дополнительного определителя 9 интервалов и импульс знак, который может использоваться для регистра-д5 мандами на выполнение деления и корции знака результата сличения соответствующим внешним устройством регистрации, а также через формирователь 3 осуществляет установку необходимого знака поправки, вводимой в корректор CQ 13. Если сигналы от формирователя 16 и селектора 8 не совпадают во времени, то первый из них, появляющийся на выходе первого элемента ИЛИ 26 (фиг.5) , осуществляет пуск дополнительного оп- ределителя 9, а второй сигнал - от селектора 8 осуществляет его остановку. Первый сигнал устанавливает RS- триггер 30 в единичное состояние, в

Ю

0

5

5 0

0

5 0

результате обеспечивается формирование сигнала Стоп на выходе второго элемента ИЛИ 32. Импульс с RS-триггера 30 через преобразователь 34, смещающий сигнал в область отрицательных уровней, поступает на сумматор 33, на который следует также сигнал от формирователя 16. Если импульс формирователя 16 опережает импульс ча входе преобразователя 11, то на выходе сумматора 33 формируется сигнал Знак (1), в противном случае сигнал на третьем выходе формирователя 10 соответствует сигналу О, Сигнал Стоп с выхода второго элемента ИЛИ 32 через второй блок 29 задержки устанавливает RS-триггер 30 в исходное состояние, и формирователь 10 готов к повторной работе.

Первый элемент И 27 и первый блок 28 задержки обеспечивают нормальную работу дополнительного определителя 9 интервалов при одновременном приходе сигналов от формирователя 16 и селектора 8, В этом случае сигналом Стоп Является импульс с выхода первого элемента И 27, задержанный первым блоком 28 задержки на время переходных процессов в дополнительном определителе 9 интервалов.

Дополнительный определитель 9 интервалов измеряет временное положение второго принятого сигнала основной шкалы времени относительно измерительной шкалы времени и временное положение четвертого принятого сигнала основной шкалы времени относительно своей измерительной шкалы времени.

Формирователь 3(фиг. 3) управляет работой блока 4 деления (на четыре), в котором .определяется значение поправки к шкапе времени, %и корректора 13, вырабатывая сигналы, служащие корекции, устанавливает необходимый знак коррекции.

Сигнал с второго выхода часов 1 устанавливает в исходное состояние RS-триггер 17 - в единичное состояние и счетный триггер 21 - в нулевое состояние. При этом на прямом и инверсном выходах счетного триггера 21 вырабатываются импульсы, соответствующие начальному состоянию знака поправки - знаку минус. Если истинный знак поправки положительный, то появляется сигнал Знак от формирователя 10. Через второй элемент И 20 сигнал Знак

поступает на S-вход счетного триггера 21. Командой выполнить деление служит сигнал на прямом выходе RS-триг- гера 17. Импульс с инверсного выхода RS-триггера 17 поступает на первый вход первого элемента И 19, обеспечивая прохождение второго сигнала Стоп на счетный вход счетного триггера 21, вызывая его опрокидывание и изме- ) нение знака коррекции на противоположный для восстановления исходного положения шкалы времени часов.

Абсолютное значение поправки в двоинтервал, определяющий временное положение принятого второго сигнала основной шкалы времени ведомого пункта относительно сигнала измерительной шкалы времени ведущего пункта Д , отличающийся тем, что, с целью повышения точности сличения шкал времени, в ведущем и ведомом пунктах определяют первые поправки соответственно к шкапам времени ведущего и ведомого пунктов по формулам А /4 и Д /4, осуществляют фазовую коррекцию основной, опорной и изичном коде вычисляется блоком 4 деле- 15 .мерительной шкал времени на величины

ния, например, сдвигом двоичного слова на два разряда.

Формула изобретения

шкал времени, задержанные от.носитель- 25 менной интервал опережения принятого

но сигналов основных шкал времени, и сигналы измерительных шкал времени, задержанные относительно сигналов опорных шкал, осуществляют передачу

первого дополнительного сигнала основной шкалы времени ведущего пункта относительно сигнала опорной шкалы времени ведомого пункта top , в вепо радиоканалам первых сигналов основ-зо дущем пункте определяют и регистрируных шкал времени и принимают переданные первые сигналы основных шкал вре- Нени, в ведомом пункте определяют и регистрируют временной интервал опереА

жения принятого первого сигнала основ-. . шкалы времени ведущего пункта t Јп

ной шкалы времени ведущего пункта относительно сигнала опорной шкалы вреБ

мени ведомого пункта t

оп1

в ведущем

в ведущем и ведомом пунктах осущест вляют передачу по радиоканалам вторых дополнительных сигналов основны шкал времени с залержками.соответст венно равными t on и tgn , отно сительно сигналов опорных шкал врем ни ведущего и ведомого пунктов, при нимают переданные вторые дополнител ные сигналы основных шкал времени,

пункте определяют и регистрируют временной интервал опережения принятого Q первого сигнала основной шкалы времени ведомого пункта относительно сигнала опорной шкапы времени ведущего пункта СфП) , в ведущем и ведомом пунктах

осуществляют передачу по радиоканалам ведомом пункте определяют и регистрируют временной интервал, определяющий временное положение принятого второго дополнительного сигнала основной шкалы времени ведущего пункта отпосительвторых сигналов основных шкал времени с задержками,соответственно равными t(jn и t , относительно сигналов опорных шкал времени ведущего и ведомого пунктов, принимают переданные -0 вторые сигналы основных шкал времени, в ведомом пункте определяют и регистрируют временной интервал, определяющий временное положение принятого второго сигнапа основной шкалы времени ведущего пункта относительно сигнала измерительной шкалы времени ведомого пункта U , в ведущем пункте определяют и регистрируют временной

55

но сигнала измерительной шкалы времени ведомого пункта Л, , в ведущем пункте измеряют и регистрируют временной интервал, определяющий временное положение принятого второго дополнительного сигнала основной шкалы времени ведомого пункта относительно сигнала измерительной шкалы времени ведущего пункта Д Ј , в ведущем и ведомом пунктах определяют вторые поправинтервал, определяющий временное положение принятого второго сигнала основной шкалы времени ведомого пункта относительно сигнала измерительной шкалы времени ведущего пункта Д , отличающийся тем, что, с целью повышения точности сличения шкал времени, в ведущем и ведомом пунктах определяют первые поправки соответственно к шкапам времени ведущего и ведомого пунктов по формулам А /4 и Д /4, осуществляют фазовую коррекцию основной, опорной и из.мерительной шкал времени на величины

первых поправок к шкалам времени соответственно ведущего и ведомого пунктов, в ведущем и ведомом пунктах осуществляют передачу по радиокана- лам первых дополнительных сигналов основных шкал времени, принимают переданные первые дополнительные сигналы основных шкал времени, в ведомом пункте определяют и регистрируют врепервого дополнительного сигнала основной шкалы времени ведущего пункта относительно сигнала опорной шкалы времени ведомого пункта top , в ведущем пункте определяют и регистрируют временной интервал опережения принятого первого дополнительного сигнала основной шкалы времени ведомого

пункта относительно сигнала опорной

А

шкалы времени ведущего пункта t Јп

в ведущем и ведомом пунктах осуществляют передачу по радиоканалам вторых дополнительных сигналов основных шкал времени с залержками.соответст- венно равными t on и tgn , относительно сигналов опорных шкал времени ведущего и ведомого пунктов, принимают переданные вторые дополнительные сигналы основных шкал времени, в

но сигнала измерительной шкалы времени ведомого пункта Л, , в ведущем пункте измеряют и регистрируют временной интервал, определяющий временное положение принятого второго дополнительного сигнала основной шкалы времени ведомого пункта относительно сигнала измерительной шкалы времени ведущего пункта Д Ј , в ведущем и ведомом пунктах определяют вторые поправ13

ки соответственно к шкалам времени ведущего и ведомого пунктов по формулам (Д -Aj)/2 и (Af-Л§)/2 и осуществляют коррекцию основной, опорной и измерительной шкал времени путем сдвига в сторону опережения на величины вторых поправок к шкалам соответственно ведущего и ведомого пунктов.

времени, содержащее в ведущем и ведомом пунктах последовательно соединенные часы и преобразователь сигнала часов в радиосигнал, последовательно

соединенные преобразователь радиссиг- шкал времени и первый и второй выходы

нала в сигналы часов и селектор принимаемых сигналов часов, последовательно соединенные блок формирования сигналов шкал времени и определитель интервалов времени, отличающееся тем, что, с целью повышения точности сличения шкал времени, введены последовательно соединенные селектор импульсов запуска, формирователь управляющих сигналов и блок де ления, выходы которого подсоединены к соответствующим входам сигнала значения поправки часов, последовательно соединенные формирователь сигнала

Знак поправки и дополнительный оп- зо вторым выходами блока формирования

ределитель интервалов времени, выходы которого подсоединены к информационным входам блока деления, при этом первый и второй выходы часов подсоединены соответственно к первому и второму входам селектора импульсов запуска, первый, второй и третий выходы которого подсоединены соответственно к выходу блока формирования шкал времени, первому входу формирователя управляющих сигналов и первому управляющему входу преобразователя сигналов часов в радиосигнал, второй управляющий вход которого подключен к выходу определителя интервалов време- ни, первый и второй выходы селектора принимаемых сигналов часов подсоединены соответственно к второму входу определителя интервалов времени и первому входу формирователя сигнала Знак поправки, второй вход и второй выход которого подключены соот- ветстяенно к второму выходу блока формирования сигналов шкал времени и объединенным вторым входам дополнительного определителя интервалов и формирователя управляющих сигналов, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к третьему

407914

выходу формирователя сигнала Знак поправки и второму выходу часов, а второй,третий и четвертый выходы формирователя управляющих сигналов подсоединены соответственно к первому и второму входам знака поправки и разрешающему входу часов, причем часы содержат последовательно соединенные генератор эталонной частоты, корректор шкал времени и делитель частоты, при этом входы сигнала значения поправки, первый и второй входы знака поправки, разрешающий вход корректора

10

0

5

делителя частоты являются соответственно входами значений поправки, первым и вторым входами знака поправки, разрешающим входом и первым и вторым выходами часов, а блок формирования сигналов шкал времени содержит последовательно соединенные формирователь сигналов опорной шкалы времени и формирователь сигналов измерительной шкалы времени, при этом вход и выход формирователя сигналов опорной шкалы времени и выход формирователя сигналов измерительной шкалы времени являются соответственно входом, первым и

5

сигналов шкал времени.

и второй вход первого элемента И, вто- рой вход второго элемента И, объединенные R-входы RS-триггера и счетно-1 го триггера, прямой выход первого RS-триггера, прямой и инверсный выходы счетного триггера и выход блока задержки являются соответственно с первого по четвертый входами с первого по четвертый выходами формирователя управляющих сигналов.

S-входам RS-триггера, причем второй вход элемента И, S-вход RS-триггера, выход и первый вход элемента ИЛИ и инверсный выход RS-триггера являются соответственно первым и вторым входами, первым - четвертым выходами селектора импульсов запуска.

18

19

20

21

фи&З

RS-триггер, преобразователь сигнала по уровню и сумматор, второй вход которого подключен к первым входам первых элементов И и ИЛИ, выход последнего подсоединен к S-входу RS- триггера, выход первого блока задержки подсоединен к второму входу второго элемента ИЛИ, причем объединенные вторые входы первых элементов ИЛИ и И, первый вход и выход первого элемента ИЛИ, выходы второго элемента ИЛ и сумматора являются соответственно первым и вторым входами и первым, вто рым и третьим выходами формирователя сигнала Знак поправки.

Фиг.1

л1 jF

л« 7 Т

i

23 Ж

ь

2Ь

Ј

25

Фиг.Ь

фиг. 5