无损切换的时钟源设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种无损切换的时钟源设备。
【背景技术】
[0002]目前，随着我国北斗卫星导航系统的建设和成熟，在军工、电信和电力市场上对高端授时基准源有了更大需求。同步时钟基准源输入输出接口丰富、扩展性强。多源化的授时源中有GPS(GlobalPosit1ningSystem，全球定位系统)、北斗、IRIG-B(InterRange Instrumentat1n Group-Β)和PTP(Precis1n Time Protocol)。这些卫星和时钟源都为高端的同步基准源的高稳定性提供了可靠的保证。
[0003]在这些时钟源互为备份的过程中，时间源切换涉及一项关键技术指标。但是，现有的时间源切换方法，在过程中会有损授时精度，输出信号有时会引入毛刺甚至丢失信号。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
[0005]为此，本发明的目的在于提出一种无损切换的时钟源设备，通过高速合理的异常判别和切换机制以及异常信号，实现相对于切换动作先发后至，使得异常判别和切换响应时间大大缩减，并且授时精度和输出信号不受影响，也不会引入毛刺或丢失脉冲。
[0006]为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种无损切换的时钟源设备，包括:卫星信号接收机，所述卫星信号接收机与卫星天线进行通信，用于接收来自所述卫星天线的卫星定时信号；IRIG-B码源设备，用于提供IRIG-B码信号;PTP时钟源设备，用于提供PTP时钟信号;数据处理模块，用于接收所述卫星定时信号、IRIG-B码信号和PTP时钟信号，并对所述卫星定时信号、IRIG-B码信号和PTP时钟信号的信号质量分别进行判断，生成信号状态判断结果;主控模块，所述主控模块的输入端与所述数据处理模块的输出端相连，在所述主控模块内部设置有铷钟单元作为本地定时信号，所述主控模块用于根据所述信号状态判断结果和预设的优先级选择并切换至对应的时钟源，然后将选择的时钟源与所述本地定时信号进行综合运算，以输出时钟同步信号，其中，时钟源的优先级由高到低依次为:卫星定时信号、PTP时钟信号、IRIG-B码信号，所述主控模块根据所述信号状态判断结果判断上一级时钟信号异常时，自动切换至对应的下一级时钟信号作为所述时钟源;输出模块，所述输出模块与所述主控模块的输入端相连，用于对所述主控模块生成的所述时钟同步信号进行分配，输出多路基准信号。
[0007]进一步，所述卫星信号接收机为GPS接收机、北斗卫星接收机或GPS/北斗卫星组合接收机。
[0008]进一步，所述数据处理模块对所述卫星定时信号的信号质量进行判断，包括:检测所述卫星定时信号的收星数量、每颗卫星的信噪比；所述数据处理模块对所述IRIG-B码信号的信号质量进行判断，包括:检测所述IRIG-B码信号的稳定度和连续性;所述数据处理模块对所述PTP时钟信号的信号质量进行判断，包括:检测所述IRIG-B码信号的稳定度和连续性。
[0009]进一步，所述数据处理模块为数字信号处理器DSP。
[0010]进一步，本发明实施例的无损切换的时钟源设备还包括:显示屏、键盘和指示灯，所述显示屏、键盘和指示灯分别与所述主控模块相连。
[0011]进一步，本发明实施例的无损切换的时钟源设备还包括:时间间隔误差TIE测量单元，所述TIE测量单元的输入端与所述卫星信号接收机相连，用于对所述卫星信号接收机输出的Ipps秒脉冲信号进行TIE测量;计数单元，所述计数单元的输入端与所述TIE测量单元的输出端相连，所述计数单元的输出端与所述主控模块相连，用于根据所述TIE测量结果进行计数统计，并作为参考信号输出至所述主控模块。
[0012]进一步，所述主控模块根据所述信号状态判断结果，在判断所述卫星定时信号的信号质量快速变化时，停止接收所述Ipps秒脉冲信号作为参考信号。
[0013]进一步，所述主控模块在接收到所述参考信号后，采用卡尔曼滤波器对所述参考信号进行预处理。
[0014]进一步，所述输出模块输出多路基准信号，包括:一路本地高精度频率基准信号、一路锁相环反馈信号、一路经分频和电平转换后的Ipps秒脉冲信号，其中，所述Ipps秒脉冲信号作为所述卫星信号接收机、所述IRIG-B码源设备和所述PTP时钟源设备的基准信号。
[0015]根据本发明实施例的无损切换的时钟源设备，通过实时的信号状态监测，判断参考源的信号质量，可以在卫星定时信号不可用时，快速切换至其他参考源，保证切换动作发生在异常信号到达切换点之前，通过上述高速合理的异常判别和切换机制以及异常信号，实现相对于切换动作先发后至，使得异常判别和切换响应时间大大缩减，并且授时精度和输出信号不受影响，也不会引入毛刺或丢失脉冲。
[0016]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0017]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0018]图1为根据本发明实施例的无损切换的时钟源设备的结构框图；
[0019]图2为根据本发明实施例的无损切换的时钟源设备的示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0021]如图1所示，本发明实施例的无损切换的时钟源设备，包括:卫星信号接收机1、IRIG-B码源设备2、PTP时钟源设备3、数据处理模块4、主控模块5和输出模块6。
[0022]具体地，参考图2，卫星信号接收机I与卫星天线7进行通信，用于接收来自卫星天线7的卫星定时信号。
[0023]在本发明的一个实施例中，卫星信号接收机I可以为GPS接收机、北斗卫星接收机或GPS/北斗卫星组合接收机。
[0024]本发明实施例的无损切换的时钟源设备，还包括:时间间隔误差TIE测量单元11和计数单元12。
[0025]其中，TIE测量单元11的输入端与卫星信号接收机I相连，用于对卫星信号接收机I输出的Ipps秒脉冲信号进行TIE(Time Interval Error单位时间间隔抖)测量。计数单元12的输入端与TIE测量单元11的输出端相连，计数单元12的输出端与主控模块5相连，用于根据TIE测量结果进行计数统计，并作为参考信号输出至主控模块5。
[0026]IRIG-B码源设备2和PTP时钟源设备3可以作为卫星定时信号的备选定时信号提供设备。其中，IRIG-B码源设备2可以提供IRIG-B码信号，该IRIG-B码信号经过第一解码单元13的解码处理后，发送至数据处理模块3WTP时钟源设备3可以提供PTP时钟信号，该PTP时钟信号经过第二解码单元14的解码处理后，发送至数据处理模块3。
[0027]数据处理模块4可以接收卫星定时信号、经过解码处理后的IRIG-B码信号和PTP时钟信号，然后对上述卫星定时信号、IRIG-B码信号和PTP时钟信号的信号质量分别进行判断，生成信号状态判断结果。
[0028]具体地，数据处理模块4对卫星定时信号的信号质量进行判断，包括:检测卫星定时信号的收星数量、每颗卫星的信噪比等参数。
[0029]数据处理模块4对IRIG-B码信号的信号质量进行判断，包括:检测IRIG-B码信号的稳定度和连续性等参数。
[0030]数据处理模块4对PTP时钟信号的信号质量进行判断，包括:检测IRIG-B码信号的稳定度和连续性等参数。
[0031]在本发明的一个实施例中，在切换状态下，为提高时钟源设备的精度，实现无缝切换和自动切换，数据处理模块4可以为数字信号处理器DSP。
[0032]主控模块5的输入端与数据处理模块4的输出端相连。在主控模块5内部设置有本地振荡器输出本地定时信(本地时钟)号。其中，本地振荡器采用铷钟单元。
[0033]主控模块5可以根据信号状态判断结果和预设的优先级选择并切换至对应的时钟源，然后将选择的时钟源与本地定时信号进行综合运算，以输出时钟同步信号。例如，主控模块5定时部分接收卫星定时信号，通过相对测量的方式得出实时相位数据，结合本地时钟综合运算产生高稳定度的时钟同步信号。
[0034]主控模块5可以根据信号状态和优先级自动切换时间源，授时精度和输出信号不受影响。在本发明的一个实施例中，时钟源的优先级由高到低依次为:卫星定时信号、PTP时钟信号、IRIG-B码信号。
[0035]主控模块5可以根据信号状态判断结果判断上一级时钟信号异常(不可用)时，自动切换至对应的下一级时钟信号作为时钟源，保证主用时基的性能劣化而不会影响到设备的输出性能。
[0036]例如，在主控模块5根据信号状态判断结果认为卫星定时信号的信号质量差，不可用时，则自动切换至PTP时钟信号。当主控模块5判断所有输入参考都无效时，即星定时信号、PTP时钟信号、IRIG-B码信号均不可用是，则使用本地振荡器(铷钟)产生时钟同步信号。