一种多路时钟驯服校准设备的制作方法

1.本实用新型涉及海洋探测设备技术领域，具体涉及一种多路时钟驯服校准设备。


背景技术：

2.海洋探测中常用到自容式采集设备(搭载原子钟)，由于现有海洋采集更高的要求，需要多套自容式采集设备组成阵列同时进行采集工作，而将多套自容式采集设备组成阵列进行采集，要求多套设备具有很高同步性，其中，原子钟驯服、pps对时、pps反对时、pps触发都需要将同步的方波信号通过同轴电缆送入多个自容式采集设备中，这里就需要用到多路时钟驯服校准设备，以实现高精度的时间同步。
3.为实现高精度的时间同步，也就是将同一个时间节点(比如一个方波信号的上升沿)发送给多个设备，然后多个设备根据命令要求进行各种同步性要求高的工作。要解决高精度同步问题，就需要减少传输同步信号的节点，并且选用输出偏差小的器件。对于单个自容式采集设备来说，时间差的概念就是设备内部时间与utc时间的差距，但是对于多个设备共同作业的情况下，除了与utc时间的差距外，设备之间也有时间差，为降低数据的反演及推算的准确性，需要进一步提高设备与utc时间及设备相互之间的同步性。
4.普通的晶振最高精度只能达到10e-9
等级，意味着连续一个月的采集最大时间偏差最大为3ms，即在100khz采样率下两个不同的采集设备可能会差100个点，此时数据准确性会大打折扣；原子钟经过驯服(pps)后精度可以达到10e-12
等级，即100khz采样率下两个不同的采集设备最多差0.1个点，意味着两个设备采集的数据所有点位都能正确对齐，数据准确性提高，可信度增加。
5.采用原子钟设计后为了同时驯服多套设备，则需要一套高精度驯服设备，除此之外，时间校准也需要一分多去实现，目前的时钟驯服校准设备不能满足多套设备的驯服及时间同步的需求。


技术实现要素：

6.本实用新型为解决现有技术不能满足多套设备的驯服及时间同步问题，提出一种多路时钟驯服校准设备，以期提高多个设备的同步关系到资料后处理效果和目标定位的准确性。
7.本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种多路时钟驯服校准设备，包括主控芯片、通信模块、供电系统以及单道自容式设备；pps同轴电缆输入接口经多分门开关和连接器与单道自容式设备相连，通信模块以及多分门开关均与主控芯片相连，主控芯片用以控制多分门开关的通断；pps同轴电缆输入接口为原子钟驯服时高精度的原子钟时钟源输入。
8.进一步的，所述多分门开关采用74lvc245，通过主控芯片的控制打开门开关芯片，连接至多个10xmcx连接器，同时，经10xmcx连接器有单独一路pps同轴电缆输出用于多路时钟驯服校准设备的级联，级联后以同步更多的单道自容式采集设备。
9.进一步的，所述校准设备还包括与主控芯片相连的gps天线接口，gps天线接口用作备用方案，如果没有更高精度的pps信号，可以通过外部gps提供pps脉冲输入。
10.进一步的，所述通信模块采用wifi模块，通过wifi与主控设备交互，接收并执行控制命令，上传状态信息。
11.进一步的，所述供电系统采用双路供电，用以为其他模块提供电源支持。
12.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
13.本方案所提出的多路时钟驯服校准设备通过多分门开关设计，将pps信号发送到所有单道自容式节点记录仪，并对其进行驯服、触发、对时或反对时，同时可以对设备的数量进行级联扩展，可以保证多个设备之间达到高精度的同步；通过钟驯服校准设备驯服，时间精度可以达到10e-12
，通过钟驯服校准设备对时与反对时，快速完成批量自容式设备同步与时间校准，有效提高自容式设备同步精度及工作效率。
附图说明
14.图1为本实用新型实施例多路时钟驯服校准设备的原理框图示意图；
15.图2为本实用新型实施例所述多分门开关原理示意图。
具体实施方式
16.为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例。
17.如图1所示，为本实用新型所述多路时钟驯服校准设备的整体结构示意图，包括主控芯片、通信模块、供电系统以及单道自容式设备，pps同轴电缆输入经多分门开关和连接器与单道自容式设备相连，通信模块以及多分门开关均与主控芯片相连，主控芯片用以控制多分门开关的通断，供电系统采用双路供电，用以为其他模块提供电源支持；可以采用5v2a适配器作为电源输入，也可以采用内置充电锂电池供电，方便在户外使用。主控芯片为整套系统的控制单元，实现信号校正，负责门开关芯片的打开与关闭等功能，所述通信模块采用wifi模块，通过wifi与主控设备(电脑或手机)交互，接收并执行控制命令，上传状态信息。
18.其中，pps同轴电缆输入接口为原子钟驯服时高精度的原子钟时钟源输入，本实施例采用三片多分门开关芯片与连接器相连，多分门开关芯片采用74lvc245,通过主控芯片的控制打开三片门开关芯片，接至两个10xmcx连接器，同时有单独一路pps同轴电缆输出用于多路时钟驯服校准设备的级联，级联后则可以同步更多的单道自容式采集设备；
19.另外，所述校准设备还包括与主控芯片相连的gps天线接口，gps天线接口用作备用方案，如果没有更高精度的pps信号，可以通过外部gps提供pps脉冲输入，用gps作pps接收端。
20.继续参考图1，本实施例采用3个idt74lvc245a作为高速多分门开关，本芯片输入漏电流最大为5μa，3个芯片24路输入漏电流约为0.1ma，输出24路中20路连接两个10
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mcx连接器，一路用于pps输出(同轴电缆)。如图2所示，为高速多分门开关原理示意图，多路时
钟驯服校准设备最重要的参数为同步性能，输入并路后输入偏差为0，多级设备级联情况下也不会有较大偏差。
21.本实施例中，单个多路时钟同步器可以接两条一分十mcx同轴电缆连接线，即每个多路时钟同步器可以接20套设备，当需要同步或者驯服的设备多于20套时，可以将多个多路时钟同步器级联。
22.对于对多路时钟驯服校准设备和多套自容式采集设备的命令下发与状态上传使用wifi进行通讯，将多路时钟驯服校准设备通过wifi与主控设备(电脑或手机)连接，用以控制pps信号的释放。当多个自容式采集设备的原子钟需要驯服时，将更高精度的原子钟时钟源输出的pps信号作为1路输入多路时钟驯服校准设备，接收到驯服命令后通过高速门电路分发20路出去用以原子钟驯服；当需要多套自容式采集设备进行同步触发、对时、反对时时，多路时钟驯服校准设备接收到命令后按照要求进行pps触发脉冲下发。
23.直接对时时时间信号通过wifi发送/接收，无法保证时间的高度精确性，最高只能达到毫秒级精度；pps对时时先通过多路时钟驯服校准设备将时间信息发送至多个自容式采集设备，等待5s后触发信号通过多路时钟驯服校准设备的高速多分门开关发至各个自容式采集设备，采集设备以校准时间+5s的时间开始计时，此时时间同步精度可以达到纳秒级；pps反对时即将所有采集设备当前时间同时记录进存储卡，用以处理数据时作校准补偿。
24.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。