[实用新型]GPS北斗双模精密网络时钟

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种GPS北斗双模精密网络时钟，该时钟可实现从GPS和北斗卫星系统获得标准时间UTC，不仅可输出传统的脉冲等时间码，还可以输出目前世界上最先进的网络对时信号PTP(Precision Time Protocol，即IEEE 1588)，属于通信技术领域。

背景技术

随着电子通信技术的迅速发展，许多行业对时间精度的要求越来越高。特别是在通信、电力、交通、金融等领域，精确的时间信号是各种自动化设备正常运行的必要保障，毫秒甚至微秒级的时间偏差都有可能导致系统工作异常，造成无法挽回的损失。

目前针对这一问题普遍的解决方案是建立时间同步系统。即通过GPS或其它卫星系统获得绝对时间UTC，再将该系统时间应用于各系统，使得该系统内有时间标记需求的设备都使用同一个时间参照体系，从而实现各类设备时间的一致。

当前应用最成熟的是GPS卫星对时技术。GPS是美国的全球卫星导航系统，由24颗在空间运行的GPS卫星和地面控制站组成。在地球表面任意地点、任何时间GPS卫星信号接收器都可收到足够数量(至少四颗)的GPS卫星信号。尽管GPS系统已经相当成熟，但它毕竟受美国军方的控制，美国也从未向任何国家就该系统的可靠性做出过承诺。同时，近年来美国官方也不断公布GPS系统由于系统寿命等原因可能即将出现瘫痪的问题。鉴于此，采用GPS/北斗双模接收很有必要。

时间同步的信号类型包括通过普通电缆传输的脉冲、IRIG-B、串口报文和基于TCP/IP双向传输的网络对时协议NTP和PTP等。脉冲、IRIG-B和串口报文的对时方式已经广泛应用于通信、电力等很多领域，已经是非常成熟的对时技术。NTP也已被广泛应用于许多领域，其突出优势在于其可以在任意IP网络中实现时间同步，而其劣势则表现在其对时精度只有毫秒级。而PTP不仅具有NTP双向时延自动补偿的能力，更重要的是其精度为纳秒级。而纳秒级的对时精度已经可以满足几乎所有领域的对时要求。

PTP(Precision Time Protocol)协议，也称为IEEE 1588，该标准在提出之初是致力于工控和测量的精密时钟同步协议标准，目标是提供亚微秒的同步精度应用。后来该标准受到了自动化领域尤其是分布式运动控制领域的关注，并且国际上在军事领域的应用已经起步，远程通信和电力系统等相关组织也对其表现出浓厚的兴趣。

更加值得注意的是，PTP协议是一种基于TCP/IP的网络协议，数据网络无以伦比的灵活性已使其成为各领域最主要的通信方式。传统的脉冲、IRIG-B等硬对时方式只能局限于很小领域的时间同步，且不易管理，它必将被基于数据网传输的PTP对时方式所取代。特别是随着3G通信的到来，PTP技术的应用将得到空前发展。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种以GPS/北斗双卫星系统为时间基准的时钟，除可以输出传统的脉冲等时间信号之外，还可以输出目前世界上最先进的网络对时信号PTP。

为了达到上述目的，本实用新型的产品技术方案是提供了一种GPS北斗双模精密网络时钟，包括GPS/北斗双模接收机，其特征在于，GPS/北斗双模接收机连接FPGA单元，FPGA单元分别连接合成器、振荡器和秒脉冲发生器。

进一步，所述FPGA单元连接PTP协议栈模块，PTP协议连接TCP/IP协议栈模块，TCP/IP协议栈模块连接MAC单元，MAC单元连接PHY单元，时标引擎分别连接PTP协议栈模块以及PHY单元。

所述FPGA包含有大量的软件算法，对来自GPS/北斗双模接收机的各种消息和时间进行处理。GPS/北斗双模接收机所提供的信息远比单纯GPS接收机或北斗接收机要复杂，涉及到不同系统卫星的切换及工作状态的判断等。并且对时间信号进行抖动滤除，进一步提高时间精度。FPGA同时对PTP信息进行处理。

本实用新型采用分层结构设计，如PHY单元、MAC单元、TCP/IP协议栈模块、PTP(1588v2)协议栈模块等，充分保证了PTP时间的高精度要求。

本实用新型的优点在于：

1.实现了一台时钟GPS/北斗双模冗余输入，提高系统的可靠性；

2.除可输出传统的时间信号如脉冲外，主要实现了高精度网络时间的输出；

3.FPGA包含大量的软件算法对GPS/北斗接收机所输出的各种状态/控制信息进行处理；

4.支持SNMP告警、干接点告警。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种GPS北斗双模精密网络时钟的连接示意图。

具体实施方式

以下结合实施例来具体说明本实用新型。