差转型同步控制器的制作方法

专利名称：差转型同步控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种道路交通领域的同步控制器，特别涉及一种可转发同步控制信号
的差转型同步控制器，主要应用于离散安装的道路交通引道或指挥装置和设备的同步工作 控制。
背景技术：
在道路交通领域的低能见度引导系统中，需要使用长距离同步的引导或控制装 置。在当前应用中，获得长距离同步控制的主要技术是卫星授时同步技术和电波授时控制 技术。上述二项同步控制技术中，卫星同步授时技术的应用范围最为广泛并且效果最好，但 是其实施成本也是最高的；电波授时实施成本亦较高，且由于存在盲区及电波授时台不是 全天候发送授时信号，在实际使用中还不是很方便。道路交通环境应用的同步控制装置需 要具有良好的环境适应性，稳定可靠的同步控制性能，较高的性价比，这是一个急需解决的 技术问题。 本申请人在中国专利申请200910098590. 5《一种太阳能道钉同步控制方法》和 200920119924. 8《一种太阳能道钉》公开了一种基于地球同步定位卫星授时功能的太阳能 同步道钉；200920119923. 3《一种道钉》公开了一种基于电波授时的太阳能同步道钉。该两 种道钉均实现了同步闪烁，但是无论使用卫星授时还是使用电波授时均存在成本偏高的问 题，在大面积使用时，成本问题将是一个相对关键的问题。中国专利CN1357991《卫星定位 系统实时同步控制器》公开了一种使用GPS卫星定位的同步控制器。该同步控制器依据GPS 的高精度授时解决各测量仪器之间的一次及二次同步问题，然而在道路交通领域应用需要 实现的是N次同步转发，同时，还需要解决本地信号源作为同步源的装置同步问题。该同步
控制器无法解决链式同步系统中的同步问题及本地信号源作为同步源的装置间同步问题， 不适用于道路交通长距离、低成本同步引导装置。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的应用成本高及对应用环境要 求较高的缺陷，提供一种采用标准同步源加本地再转发同步码或直接使用本地信号源作为 同步源的同步控制模式，结构合理，具有较高的同步控制可靠性和较低的应用成本，适用范 围较广的差转型同步控制器。 本发明解决上述问题所采用的技术方案是该差转型同步控制器，其结构特点是 该差转型同步控制器由差转主控制器和同步接收模块两部分组成，所述的差转主控制器包 括同步源信号接收模块、主控制器微处理器和主控制器数字无线收发模块，同步源信号接 收模块和主控制器微处理器相连接，主控制器数字无线收发模块和主控制器微处理器相连 接，主控制器微处理器的输出连接本地负载，所述的同步接收模块包括同步接收数字无线 收发模块和接收模块微处理器，同步接收数字无线收发模块与主控制器数字无线收发模块 相对应，同步接收数字无线收发模块和接收模块微处理器相连接，接收模块微处理器的输
4出连接本地负载；所述的差转主控制器按照同步源信号控制与其主控制器微处理器输出 连接的本地负载与同步源同步工作，并通过主控制器数字无线收发模块将同步信号进行转 发，同步接收模块接收主控制器数字无线收发模块发送的同步脉冲及时间数据，并对该同 步脉冲及时间数据进行解码，驱动控制其本地负载工作频率和时间数值与上位的差转主控 制器保持一致，实现与同步源同步工作。 由于差转主控制器的时间源可基于一个相对标准的时间源，系使用标准授时，故
每一个离散安装的差转主控制器都是同步的，而在差转主控制器系统管理之下的用户级接
收模块，也就是同步接收模块受制于差转主控制器的同步脉冲，其工作状态与本组合内的
差转主控制器是同步的，故一个差转主控制器管理下的用户群是同步的，系统内的不同用
户群之间也可实现同步。本发明以标准同步信号源作为同步控制源，采用分区转发同步控
制模式来实现控制区内及不同控制区之间的同步问题；从而在低应用成本下实现了离散安
装的本地负载全部均按照容错范围内的同步要求协调工作。当应用于小范围装置同步时，
可以使用本地信号源作为同步源，本地信号源即差转主控制器或同步接收模块的微处理器
本身产生的信号源，按照该信号源使小范围控制群内的装置间保持有效同步。 本发明差转型同步控制器，所述的差转主控制器的同步源信号接收模块接收同步
源的标准授时同步信号作为同步源信号，差转主控制器的同步源信号接收模块采用卫星接
收模块，该卫星接收模块接收卫星授时信号及同步脉冲信号，通过主控制器微处理器将授
时信号及同步脉冲信号转换为主控制器数字无线收发模块转发的同步脉冲及时间数据，再
转发给从属的同步接收模块。 本发明差转型同步控制器，所述的差转主控制器的同步源信号接收模块接收同步 源的标准授时同步信号作为同步源信号，差转主控制器的同步源信号接收模块采用电波授 时接收模块，该电波授时接收模块接收电波授时台的授时信号及同步信号，通过主控制器 微处理器将授时信号及同步信号转换为主控制器数字无线收发模块转发的同步脉冲及时 间数据，再转发给从属的同步接收模块。使用电波授时方式与卫星授时方式在使用方式上 一致，仅同步源信号接收模块不同而已。 本发明差转型同步控制器，所述的差转主控制器的同步源信号采用差转主控制器 微处理器自己生成的同步信号，主控制器微处理器直接将该同步信号转换为主控制器数字 无线收发模块转发的同步脉冲及时间数据，再转发给从属的同步接收模块。使用本地同步 信号与电波授时、卫星授时方式在使用方式上基本一致，只是本方式仅适合在容错误差允 许的小范围内实现同步。 本发明差转型同步控制器，所述的同步接收模块为具有转发能力的终端，它在接 收到差转主控制器或上位同步接收模块发出的同步控制信号后，在驱动控制本身的本地负 载实现同步工作的同时，还将同步控制信号再次转发，实现链式同步。 本发明差转型同步控制器，所述的同步接收模块与差转主控制器之间存在的延时 采取软件方式予以校准补偿。 本发明差转型同步控制器，所述的同步接收模块再次转发同步控制信号后存在的 再次转发延时通过编码予以区别，在下一级同步接收模块的接收端按照对应编码延时进行 校准补偿；所述的差转主控制器或同步接收模块设置特定的地址，在实际使用中根据地址 对差转主控制器或同步接收模块实现独立操作和管理。由于同步控制信号转发造成的延时
5与应用要求相关，当应用要求较高时，可在链式同步环节中根据同步最低要求及每级延时
换算出最大链式转发的级数并在末级再使用具有标准同步信号源的差转主控制器来重新
实现标准同步起点，以此类推可使安装使用的本地负载长距离实现同步。 本发明差转型同步控制器，所述的差转主控制器转发控制信号控制在离散系统容
错误差范围内的最低预置点，以保持该离散系统设计的同步精度。 本发明差转型同步控制器，该差转型同步控制器有带外壳和不设外壳两种结构， 所述的带外壳结构，差转主控制器和同步接收模块单独安装在专门的控制盒内，所述的不 设外壳结构，差转主控制器和同步接收模块分别安装在接受同步工作控制的太阳能同步突 起路标或者太阳能同步轮廓标或者其它需要同步控制的装置内。 本发明差转型同步控制器，所述的同步接收模块再次转发同步控制信号的链式同 步连接的关键节点插入发送更改启闭时间、更改同步节奏、变更闪烁颜色或亮度的控制性 指令。使受控的本地负载的应用面可以更广泛一些。 本发明与现有技术相比具有以下优点本发明为解决现有技术存在的应用成本高 和对应用环境要求较高的问题，设计了一种采用"差转"技术的同步控制器。本发明由差 转主控制器和同步接收模块两部分组成差转型同步控制器，差转主控制器接收标准授时的 高精度同步源，例如卫星授时、电波授时等可广泛接收并具有较高精度的同步源，在控制本 身所控的本地负载同步工作的同时，通过本地数字无线将上述同步源的同步信号进行再转 发；同步接收模块具有接收本地数字无线信号并有效解码差转主控制器发送的同步控制信 号及数据的能力，按照接收的同步控制信号控制所控的本地负载与差转主控制器控制的本 地负载同步工作；同时还可通过软件来控制与实现自己生成同步控制信号的功能，可在不 使用标准授时的状态下自己完成同步信号的生成与发送。本发明组合式的差转型同步控制 器结构合理，具有较高的同步控制可靠性和较低的电路成本，整个同步控制系统模块化、数 字化、无瓶颈，且可组成放射形、链式、集群型等同步控制系统，实现长距离、大范围的同步 控制，在实现同步控制的同时，还可实现链式数据传输。


图1为实施例差转型同步控制器的差转主控制器结构示意框图。
图2为实施例差转型同步控制器同步接收模块结构示意框图。
图3为实施例差转型同步控制器的差转主控制器工作流程示意图。
图4为实施例差转型同步控制器同步接收模块工作流程示意图。
具体实施例方式
下面通过实施例，结合附图对本发明作进一步的阐述。 实施例差转型同步控制器由差转主控制器KZQ和同步接收模块JSMK组成，其中差 转主控制器KZQ包括同步源信号接收模块、主控制器微处理器CPU1和主控制器数字无线 收发模块1/01 ;参见图1，同步源信号接收模块和主控制器微处理器CPU1双向连接，主控 制器数字无线收发模块1/01和主控制器微处理器CPU1双向连接，主控制器微处理器CPU1 的输出连接本地负载W。同步接收模块JSMK包括与差转主控制器的主控制器数字无线收 发模块1/01对应的同步接收数字无线收发模块1/02和接收模块微处理器CPU2 ;参见图2，同步接收数字无线收发模块1/02和接收模块微处理器CPU2双向连接，接收模块微处理器 CPU2的输出连接本地负载W。差转主控制器KZQ负责采集或生成同步源信号并通过无线方 式与从属的同步接收模块JSMK连接，同步接收模块JSMK采集同步源信号后实现与同步源 同步工作。同步接收模块JSMK使用与差转主控制器KZQ的数字无线收发模块对应的数字 无线收发模块，可接收差转主控制器KZQ发出的用于同步的数字无线编码数据及同步控制 数据，同步接收模块JSMK内的接收模块微处理器CPU2能够对差转主控制器KZQ发送的同 步控制信号进行解码并驱动本机执行同步控制指令。在实际应用中，同步源可能丢失或者 差转主控制器KZQ可能损毁，此时同步接收模块JSMK中的一个将转为主控制模块，其转换 流程是在内置程序控制下实现的。整个装置使用数字无线收发模块可实现数字化收发，在 同步装置中，有可能需要传输一些数据，这就需要无线数字化，该数据可以是实时的标准时 间也可以是本地时间或主控制器位置查询，同时还可包含与上位连接的实时启动指令等， 主要用于实现对同步接收模块JSMK的控制功能；如果仅仅是简单同步，则可以使用模拟方 式实现同步信号的传送。 差转主控制器KZQ的同步源接收模块可以使用卫星接收模块GPS，该模块负责接 收卫星授时信号及同步脉冲信号，通过差转主控制器KZQ将授时信号及同步脉冲转为可供 转发的同步脉冲及时间数据转发给从属的同步接收模块JSMK。差转主控制器KZQ的同步源 接收模块也可以使用电波授时接收模块，电波授时接收模块可接收电波授时的秒同步信号 及时间数据，通过差转主控制器KZQ将授时信号及同步信号转为可供转发的同步脉冲及时 间数据转发给从属的同步接收模块JSMK。差转主控制器KZQ的同步源还可以直接由主控制 器微处理器CPU1自己生成同步信号并生成可供转发的同步脉冲及控制数据转发给从属的 同步接收模块JSMK。 本实施例使用卫星授时方式获得同步源，参见图1，同步源接收模块采用卫星接收 模块GPS，主要用于接收同步源标准授时信号，主控制器微处理器CPU1的输入端与卫星接 收模块GPS输出端连接，当卫星接收模块GPS收到卫星授时数据后，向主控制器微处理器 CPU1提供秒同步脉冲及坐标、格林威治时间等数据，主控制器微处理器CPU1使用这些数据 来实现自身的同步工作，在实现与卫星授时同步工作后，主控制器微处理器CPU1将同步脉 冲通过数据接口传送给主控制器数字无线收发模块1/01发送出去，同时再将实时时间、坐 标、发送端代码等辅助信息使用编码方式也发送出去。在发送上述数据的同时，主控制器微 处理器CPU1根据预设的开启条件开启驱动自身控制的本地负载设备工作。
同步接收模块JSMK工作流程参见图4，同步接收模块JSMK启动，等待同步脉冲。 同步接收模块JSMK接收到差转主控制器KZQ转发的同步脉冲及时间数据后，使自己的工作 频率与上位的差转主控制器KZQ保持一致，时间数值也可与上位装置保持一致；同步接收 模块KZQ通过同步接收数字无线收发模块I/02接收到上位发送的时间同步脉冲及发送端 代码后，接收模块微处理器CPU2首先实现工作频率同步和时间同步，然后根据代码所包含 的数据对同步误差进行修正，再根据启动条件启动所控本地负载W。同步接收模块JSMK也 可以是一个具有转发能力的终端，它在接收到上位装置发出的同步数据后，在启动自己的 本地负载装置实现同步的同时，还可以将同步控制信号再转发，实现链式同步。如果是链 式工作方式，在完成上述工作后，再通过同步接收数字无线收发模块I/02发送同步脉冲及 包含标准时间及坐标和发送端代码的编码数据供链式同步的下一个同步接收模块JSMK使用。下一个同步接收模块JSMK收到上位同步接收模块JSMK发送的数据包后，首先根据发送 代码判断上位数据的发送端是经过几级差转，然后使用同步脉冲对接收模块微处理器CPU2 的工作频率及实时时间进行同步；再根据发送端代码对同步误差进行修正，修正后使用自
己的时钟产生同步脉冲并将同步脉冲和相关的时间、坐标数据、自己的发送代码，即上一级 代码数据加一，打包后发出，由于一次转发需要延时约15毫秒，在代码中已经注明了是第 几级差转，故下一级收到本数据包后可对同步数据进行对应的N级的修正补偿。在完成上 述工作的同时，根据预设条件启动或者关闭自身所控本地负载W。当丢失差转主控制器信号 或差转主控制器KZQ损毁时，同步接收模块JSMK在预定时间内将不会收到基于差转主控制 器KZQ发送的授时信号，此时同步接收模块JSMK将发出查询；如果已经有其他的同步接收 模块JSMK先于该模块转为主控制模块，则转为主控制模块的同步接收模块JSMK将以在先 的同步脉冲作为同步源；如果在指定时间内发出查询的同步接收模块JSMK没有收到应答， 则该同步接收模块JSMK将转为主控制模块直接产生同步脉冲并控制整个同步群的同步工 作。差转主控制器KZQ所产生的同步脉冲具有最高优先级，任何时候差转主控制器KZQ恢 复运行后，整个同步装置仍将以差转主控制器KZQ的同步脉冲为准进行同步工作。
同步接收模块JSMK与差转主控制器KZQ之间存在的延时使用软件方式予以补偿 或校准。多个同步接收模块JSMK转发同步控制信号后存在的N次转发延时通过编码予以 说明，在下一级接收端可进一步进行校准补偿。由于转发造成的延时与应用要求相关，当应 用要求较高时，可在链式同步环节中根据同步最低要求及每级延时换算出最大链式转发的 级数并在末级再使用差转主控制器KZQ来重新实现标准同步起点，以此类推可使差转型同 步控制器实现长距离高度同步控制。 实施例工作原理差转主控制器KZQ中的同步源接收模块接收到标准同步源数值 后，例如标准授时信号，将时间信号提取出来，并根据需要组成实际控制所需的位间隔时间 控制码。然后使用差转主控制器KZQ的主控制器数字无线收发模块1/01将同步控制信号 发射出去，同时将实时时间数据也发送出去作为功能控制使用。当应用于简单的同步控制 系统时，仅在差转主控制器KZQ中直接将同步源的同步脉冲以起始点信号上升沿作为起点 组合成系统所需的最小的可再组合时间单位，其组成方式视最终应用而定，例如每分钟同 步60次则以秒为基准输出同步脉冲即可；使用秒或者毫秒可以组成不同的时间分配方案 以满足不同的同步精度需要。 在实际应用中，同步接收模块JSMK收到的同步控制码可以是一个脉冲也可以是 一个编码组。在启动用户级的同步接收模块JSMK开始计时，在主控调制、发射及用户级接 收和解码过程中会有一些延时，通常是毫秒级的延时，并且该延时与硬件组成相关，是一个 可预测的数值。如果整个系统对这个级别的延时可以容忍则不需要校准，如果需要高精度 的同步控制则需要对该延时进行校准。在已经固定的硬件及软件组合中，同步控制码延时 是一个基本固定的数值，可以在用户级同步接收模块JSMK中直接减去这个延时即可。当 然，校准同步误差具有多种方式，通常是在设计阶段根据最终的装置同步要求来配置硬件 和设计软件，硬件质量高则由硬件产生的同步误差就小；软件设计合理则由软件原因引起 的随机误差就小；主控制系统的同步脉冲间隔小则整个系统的同步误差就小，但是整个系 统的成本就会随之上升，这仍然取决于系统对一个固定的时间周期内所产生的误差的容忍 程度。
离散系统间的同步能力取决于离散系统的工作精度，由无线同步脉冲方式对离散 系统间进行同步时，则问题变得非常简单，只要主控制系统，也就是差转主控制器KZQ，在离 散系统容错误差范围内的最低预置点再次进行同步，发射同步脉冲，即可使这个系统保持 设计的同步精度。由于主控制系统的时间源基于一个相对标准的时间源，故每一个离散安 装的差转主控制器KZQ都是同步的，而在主控制系统管理之下的用户级接收模块，也就是 同步接收模块JSMK受制于主控制系统，也就是差转主控制器KZQ的同步脉冲，其工作状态 与本组合内的主控制系统是同步的，故一个主控制系统管理下的用户群是同步的，不同用 户群之间也是同步的；从而实现了离散安装的装置全部均按照容错范围内的同步要求协调 工作。 由于最终用户对同步工作状态具有不同的要求，故以何种时间分配方式实现工 作并不重要，只要整个系统均在相同的时间源下工作，无论是主控制系统还是用户级的装 置均可按照需要来配置时间，例如当应用于同步突起路标时，闪烁频率如果选择每分钟60 次，则在每秒开始的时候点亮，O. 5秒后关闭即可实现每分钟60次的同步闪烁。上述工作过 程是说明在同步工作状态下，通过调整工作端的软件配置，或者说是时间配置，即可实现不 同的同步功能。 实施例差转型同步控制器在同步控制过程中具有三种基本同步技术形态，且该三 种基本同步技术形态相互兼容 第一种，由一个物理上指定的差转主控制器KZQ接收卫星授时并完成一个控制群 内的同步及同步转发，控制群内的从属的同步接收模块JSMK在容错范围内实现同步，控制 群之间由于使用统一的同步源及统一的容错标准，可实现同步控制，进而实现大范围内的 同步工作模式。该控制模式下承载同步信号源并实现该信号转发的装置是差转主控制器 KZQ。 第二种，由一个物理上指定的差转主控制器KZQ接收电波授时并作为同步源，该 模式的标准授时由电波授时提供并经过差转主控制器KZQ转发，使差转型同步系统在一个 控制群内实现同步，当每一个控制群的容错都在预定的控制范围内时，控制群之间基于电 波授时也仍然可以获得有效同步。该控制模式下承载同步信号源并实现该信号转发的装置 亦是差转主控制器KZQ。 第三种，使用本地信号作为同步源，该模式中的差转主控制器KZQ将不是特定指 向一个装置，而是通过软件在一个控制群中间任意一个用户级的装置中根据优先运行规则 产生，所以该模式下不设差转主控制器KZQ这个特定装置，而是通过一个控制群中间的任 意一个用户级的同步接收模块JSMK首发同步控制信号，起该同步群中的"差转主控制器" 的同步源作用，其余的用户级同步接收模块JSMK接收该同步控制源的同步信号与之同步， 并再行转发，实现同步群的同步动作。以本地装置中一个最先启动或符合启动条件中的一 个同步接收模块JSMK所生产的信号作为同步源的模式，也可实现本控制群范围内的有效 同步。 上述三种同步技术模式可兼容，当一个同步群之间如果使用了具有标准授时的同 步源则整个同步群用户级均按照该优先级最高的同步源同步信号进行同步，如果失去这个 处于最优先位置的基于标准授时的同步控制信号后，即可转入本地同步状态，即第三种技 术模式；反之在一个无最高优先级的同步群中加入一个具有标准授时的同步源后，整个同
9步群即可自动转换成标准授时工作状态的同步群。 差转型同步控制器是一种采取"差转"同步控制方式的控制器，它的壳体没有一定的形态要求，有带外壳和不设外壳两种结构。带外壳结构的，设计一个专门的控制盒，差转主控制器KZQ和同步接收模块JSMK单独安装在专门的控制盒内。不设外壳结构的，差转主控制器KZQ和同步接收模块JSMK分别安装在接受同步工作控制的太阳能同步突起路标或者太阳能同步轮廓标或者其它需要同步控制的装置壳体内，只要满足接收标准时间信号和满足供电及转发信号要求即可。通常在实际应用中采取的是不设外壳的结构，将其安装在最终产品壳体内以方便现场施工，例如应用于太阳能同步轮廓标时，将差转主控制器KZQ安装在一组同步轮廓标壳体内，形成以该一组同步轮廓标为中心主控轮廓标，在该同步轮廓标控制区域之外再安装一套同样的同步轮廓标，在此套同步轮廓标壳体内安装同步接收模块JSMK，即可实现同步轮廓标长距离同步工作。 当应用于链式同步控制系统中时，用户级的装置例如同步接收模块JSMK只需选用具有无线收发功能的模块即可实现链式无线数据传递。具有收发功能的用户级装置，即同步接收模块JSMK在接收到上位装置发射的同步数据后，首先建立自己的稳定工作状态，然后再转发时间数据和同步脉冲，如此一级一级传下去。如前所述，在传递过程中产生的累计误差可以进行补偿，该补偿可以由每一级自行完成。在实践中，通过软件修正可获得很好的校准并有效实现链式传递，直至该传输链首末级累计误差超出设计允许值后，再使用一个主控制装置，即差转主控制器KZQ来实现下一级的同步传递。 整个差转型链式同步控制系统相当于一个级联的网络，整个链式连接过程中允许用户在其中的关键节点插入控制性指令，例如更改启闭时间、更改同步节奏、变更闪烁颜色或亮度等，使太阳能同步突起路标的等的应用面可以更宽广。在差转型链式同步控制系统中可以为每一个差转主控制器KZQ或同步接收模块JSMK设置特定的地址，当差转型链式同步控制系统各终端，即差转主控制器KZQ和同步接收模块JSMK设定地址后，在实际使用中可以根据地址对这些差转主控制器KZQ或同步接收模块JSMK实现独立操作和管理。
应用实例1 : 该应用实例系在太阳能同步突起路标中应用差转型同步控制器。太阳能同步突起路标的外形使用125 X 125 X 25毫米壳体，差转主控制器KZQ安装在太阳能同步突起路标的壳体中。其中同步源信号接收模块采用杭州博达伟业公共安全工程有限公司生产的微功耗嵌入式卫星接收模块GPS，该模块可接收GPS的授时信号及坐标数据；主控制器微处理器CPU1采用P89LPC935，使用8兆晶振；主控制器无线收发模块1/01使用杭州指挥通讯设备有限公司生产的LJK型2. 4G双向无线收发模块，该模块具有超低功耗及效率较高等特点，非常适合在太阳能同步突起路标等需要超低功耗的应用环境中使用。 安装有卫星接收模块GPS的太阳能同步突起路标在整个突起路标同步群中处于"领头羊"位置，它负责在一个同步群中实现初始同步信号的发送及校准信号的发送，在自身正常稳定工作后，将根据预置的启闭要求启动或者关闭安装在太阳能同步突起路标内的LED指示灯。其工作流程参见图3，差转主控制器KZQ的卫星接收模块GPS收到卫星授时并解码后，发送给主控制器微处理器CPU1，主控制器微处理器CPU1收到卫星接收模块GPS提供的授时数据后，使用该数据对自己的时钟进行校准，然后根据校准后的时钟产生同步脉冲并将同步脉冲和相关的时间、坐标数据、差转主控制器代码打包后发出，实施例使用的硬
10件组合一次转发需要延时约15毫秒，在代码中已经注明延时和转发级数，下一级收到本数 据包后可对同步数据进行15毫秒的补偿；在完成上述工作的同时，根据预设条件启动或者 关闭自身所控的本地负载W。 该应用实例处于从属位置的太阳能同步突起路标外形与安装了差转主控制器KZQ 的太阳能同步突起路标一致，也是采用125X 125X25毫米的外壳。其壳体内安装同步接收 模块JSMK，该同步接收模块JSMK的同步接收数字无线收发模块1/02采用的型号与差转主 控制器KZQ相同，也是杭州指挥通讯设备有限公司生产的LJK型2. 4G双向无线收发模块， 它可与主控制器数字无线收发模块1/01兼容并协调工作。从属位置的太阳能同步突起路 标内接收模块微处理器CPU2也采用P89LPC935，使用8兆晶振。同步接收模块JSMK的工作 流程见图4，处于从属位置的同步接收模块JSMK在收到差转主控制器KZQ发送的同步脉冲 后，首先对自己的工作频率及时间进行同步，然后按照预置工作要求启闭太阳能同步突起 路标内安装的LED。处于从属位置的同步接收模块JSMK在获得自身的稳定运行后，指同步 接收模块JSMK需要与处于上位"领头羊"位置的太阳能同步突起路标实现工作频率同步， 同时还要实现内置时间同步，并且在修正了传输时延误差以后才进入稳定运行，将本机的 同步脉冲、时间、发送代码等数据再转发出去。太阳能同步突起路标的安装间隔不远，例如 障碍物警示的安装间隔大致是1米以内，道路标线强化显示的安装间隔大约在8 12米之 间，故内置的无线收发模块处于有效通讯距离，基本上可以满足工作要求。在环境较好的情 况下，一个处于发射位置的无线模块可以覆盖多个同步接收模块JSMK，所以使用链式传输 方式可实现较长距离内的同步，其实现同步的最大限制是每一级转发过程中的误差累计值 达到或者超过同步工作设计要求。通常固定的传输时延是可以被修正的，不断增加差转后 每一级产生随机时延则会产生累积误差，考虑到整体成本，通常不对随机时延产生的累积 误差进行修正，仅在误差极限点再安装一个差转主控制器KZQ，从该点重新开始按照卫星授 时进行新的同步。由于对可容忍的误差极限在应用中的定义是不一样的，同时，应用环境也 会影响级联数量，所以实际应用中可级联的数量也是动态的。实测表明在同步误差小于50 毫秒下，在应用环境较好高速公路应用中可级联总距离不少于1200米，也就是100 120 个太阳能同步突起路标可实现同步运行；在城区道路使用环境较好的路段中大约可以实现 50 70个太阳能同步突起路标的链式同步运行。上述链式模式的另一个好处是，由于整个 同步系统相当于一个级联的网络，它可以在其中的关键节点插入控制性指令，例如更改变 更启闭时间、同步节奏、闪烁颜色或亮度等，使太阳能同步突起路标的应用面可以更广泛。
在实际应用中处于"领头羊"位置的安装在太阳能同步突起路标内的差转主控制 器KZQ可能会损毁或丢失，此时处于从属位置的安装在太阳能同步突起路标内的同步接收 模块JSMK可自动转为主控制模式，该模式下可实现本控制群的同步装置在小范围内同步； 当"领头羊"的同步脉冲恢复后，整个控制群会回到处于标准授时状态下的同步工作模式。
应用实例2: 本应用实例是差转型同步控制器应用在太阳能同步轮廓标的同步工作中。无线 收发环境最差的是太阳能同步突起路标，而轮廓标由于安装在护栏上，无线收发条件相对 较好，可实现的同步距离会更远，同步效果也会更好。在太阳能同步轮廓标应用中，除外壳 与太阳能同步突起路标不一致外，内部电路、工作流程、同步实现方式、级联方式、数据通信 模式及使用的器件均与太阳能同步突起路标一致，仅负载功率与太阳能同步突起路标有差
11异。在防雾引导系统中的雾区引导装置中，太阳能同步轮廓标与太阳能同步突起路标需要协调工作，应用本发明差转型同步控制器后，太阳能同步突起路标与太阳能同步轮廓标在实现各自的同步工作外，还可实现两者相互之间的高度同步协调工作。
应用实例3: 在交通领域需要使用同步进行工作的装置和设备很多，除了太阳能同步突起路标和太阳能同步轮廓标外，还有道路交通诱导标、泊位指引标志装置、复杂航道引导装置等；而目前尚无实现上述设备和装置长距离同步引导的理想的现有通用同步控制器。使用本发明差转型同步控制器，只需在上述设备和装置的壳体内嵌装本发明即可实现低实施成本、高同步控制精度的同步工作；例如将本发明嵌入道路交通诱导标壳体内后，即实现道路交通诱导标长距离同步引导。本应用实例采用的差转型同步控制器除安装的外壳及控制的本地负载功率与前述应用实例不同外，其它内部电路、工作流程、同步实现方式、级联方式、数据通信模式等均与前述应用实例相同。 上述应用实例采用的都是不设外壳结构的差转型同步控制器，若采用带外壳结构的设计有专门控制盒的差转型同步控制器，只需将差转型同步控制器安装在需同步控制的装置旁边即可。 本说明书描述中使用的名词说明如下"同步群"系指在一个容错范围内的同步控制装置的集合，也就是有若干个装置组成的一个工作群，该工作群受一个同步源的控制，其组态方式以处于末级的用户装置的同步误差接近允许同步误差的极限为界。在该同步群中，所有的装置同步工作状态都在容错允许的误差范围内。"同步源"系指一个同步群作为标准的同步信号，可以是一个个性化的同步信号，也可以是一个标准化的同步信号组成。"标准授时"系指可广泛接收并且可相互参照的标准时间信号源，例如卫星授时、电波授时等。"差转"系指一个装置在获得一个用于控制的信号后，将其再转发给同样需要该控制信号的平行装置，其转发过程成为差转。"链式"传递系指信号或数据通过链接传递方式传输，例如信号或数据首先到达A装置，由A装置再转发给B装置，再由B装置转发给C装置……，依次实现链式传递。该传递模式下不特定传输的级数及一次跨越的级数，而是以允许的传递误差或应用要求来确定最终的传递链长度。"延时"系指在整个信号链式传递的接收及处理过程中每一级的信号处理和传递所产生的时间延迟。"校准"系指使用技术手段对信号传递过程中产生的误差予以修正或补偿。例如当已知每一级传递将产生约15毫秒的延时则在下一级对信号给予15毫秒的补偿以弥补该级传递中产生的延时。 本发明并不局限于上述实施例及应用实例的具体结构及描述，本发明差转型同步控制器也不仅仅是上述描述的结构和模式。本发明的保护范围包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
权利要求
一种差转型同步控制器，其特征在于该差转型同步控制器由差转主控制器和同步接收模块两部分组成，所述的差转主控制器包括同步源信号接收模块、主控制器微处理器和主控制器数字无线收发模块，同步源信号接收模块和主控制器微处理器相连接，主控制器数字无线收发模块和主控制器微处理器相连接，主控制器微处理器的输出连接本地负载，所述的同步接收模块包括同步接收数字无线收发模块和接收模块微处理器，同步接收数字无线收发模块与主控制器数字无线收发模块相对应，同步接收数字无线收发模块和接收模块微处理器相连接，接收模块微处理器的输出连接本地负载；所述的差转主控制器按照同步源信号控制与其主控制器微处理器输出连接的本地负载与同步源同步工作，并通过主控制器数字无线收发模块将同步信号进行转发，同步接收模块接收主控制器数字无线收发模块发送的同步脉冲及时间数据，并对该同步脉冲及时间数据进行解码，驱动控制其本地负载工作频率和时间数值与上位的差转主控制器保持一致，实现与同步源同步工作。
2. 根据权利要求1所述的差转型同步控制器，其特征在于所述的差转主控制器的同 步源信号接收模块接收同步源的标准授时同步信号作为同步源信号，差转主控制器的同步 源信号接收模块采用卫星接收模块，该卫星接收模块接收卫星授时信号及同步脉冲信号， 通过主控制器微处理器将卫星授时信号及同步脉冲信号转换为主控制器数字无线收发模 块转发的同步脉冲及时间数据，再转发给从属的同步接收模块。
3. 根据权利要求1所述的差转型同步控制器，其特征在于所述的差转主控制器的同 步源信号接收模块接收同步源的标准授时同步信号作为同步源信号，差转主控制器的同步 源信号接收模块采用电波授时接收模块，该电波授时接收模块接收电波授时台的授时信号 及同步信号，通过主控制器微处理器将电波授时信号及同步信号转换为主控制器数字无线 收发模块转发的同步脉冲及时间数据，再转发给从属的同步接收模块。
4. 根据权利要求1所述的差转型同步控制器，其特征在于所述的差转主控制器的同 步源信号采用差转主控制器微处理器自己生成的同步信号，主控制器微处理器直接将该同 步信号转换为主控制器数字无线收发模块转发的同步脉冲及时间数据，再转发给从属的同 步接收模块。
5. 根据权利要求2或3或4所述的差转型同步控制器，其特征在于所述的同步接收 模块为具有转发能力的终端，它在接收到差转主控制器或上位同步接收模块发出的同步控 制信号后，在驱动控制本身的本地负载实现同步工作的同时，还将同步控制信号再次转发， 实现链式同步。
6. 根据权利要求5所述的差转型同步控制器，其特征在于所述的同步接收模块与差 转主控制器之间存在的延时采取软件方式予以校准补偿。
7. 根据权利要求6所述的差转型同步控制器，其特征在于所述的同步接收模块再次 转发同步控制信号后存在的再次转发延时通过编码予以区别，在下一级同步接收模块的接 收端按照对应编码延时进行校准补偿；所述的差转主控制器或同步接收模块设置特定的地 址，在实际使用中根据地址对差转主控制器或同步接收模块实现独立操作和管理。
8. 根据权利要求7所述的差转型同步控制器，其特征在于所述的差转主控制器转发 控制信号控制在离散系统容错误差范围内的最低预置点，以保持该离散系统设计的同步精 度。
9. 根据权利要求8所述的差转型同步控制器，其特征在于该差转型同步控制器有带外壳和不设外壳两种结构，所述的带外壳结构，差转主控制器和同步接收模块单独安装在 专门的控制盒内，所述的不设外壳结构，差转主控制器和同步接收模块分别安装在接受同 步工作控制的太阳能同步突起路标或者太阳能同步轮廓标或者其它需要同步控制的装置 内。
10.根据权利要求9所述的差转型同步控制器，其特征在于所述的同步接收模块再次 转发同步控制信号的链式同步连接的关键节点插入发送更改启闭时间、更改同步节奏、变 更闪烁颜色或亮度的控制性指令。
全文摘要
本发明公开了一种差转型同步控制器，它由差转主控制器和同步接收模块两部分组成；差转主控制器包括同步源信号接收模块、主控制器微处理器和主控制器数字无线收发模块，同步源信号接收模块和主控制器微处理器相连接，主控制器数字无线收发模块和主控制器微处理器相连接，主控制器微处理器的输出连接本地负载；同步接收模块包括同步接收数字无线收发模块和接收模块微处理器，同步接收数字无线收发模块与主控制器数字无线收发模块相对应，同步接收数字无线收发模块和接收模块微处理器相连接，接收模块微处理器的输出连接本地负载。本发明结构合理，可转发同步控制信号，具有较高的同步控制可靠性和较低的应用成本，适用范围较广等优点。
文档编号H04L7/00GK101789179SQ20101010236
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者陈伟 申请人:陈伟