一种基于ARM的多源逻辑切换授时模块及切换方法与流程

本发明涉及一种授时模块，特别涉及一种基于ARM的多源逻辑切换授时模块及切换方法。

背景技术：

授时就是校对时间，可以将系统时间统一，使系统达到协调一致。军事、电力、通信、交通、广播电视、金融等行业，均需要精确的时间同步。比如电网调度中，各个点如果时间出现误差，将会造成调节不准，直接烧机；大型工程如杭州湾特大桥建设中，各个测量点使用授时系统提供的标准时间测量，才能保证各点使用统一时间，如果某个点偏差达到0.01秒将会造成桥面走向数米的误差，有难以想象的损失。在军事上也是如此，比如在CEC作战中，前方观察雷达和导弹本身的计时出现差异，也将使导弹有数百米的误差导致无法捕获目标。对于网络中心战来说，准确的通用标准时间，是协调各个远距数百公里平台作战的唯一手段，也是网络中心站的基石，授时系统在军用民用领域都将发挥巨大的作用。

以往的授时设备中，即时设备有多时间源输入，但是设备一直工作在用户设定的模式下，需要根据当前时源的精度变化，手动更改时源。在当前所用时间源精度降低时不能及时调整，造成对外授时精度降低，甚至无效。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种基于ARM的多源逻辑切换授时模块及切换方法，具体技术方案是，一种基于ARM的多源逻辑切换授时模块，包括MCU、PPS守时模块、选择电路1、选择电路2，其特征在于： PPS守时模块与 MCU连接， MCU连接选择电路1、选择电路2，选择电路1与选择电路2连接，选择电路2与外部设备连接，MCU分别向内部单元、外部设备发送时间信息， MCU分别接收BD接收机， GPS接收机，独立B码、关联B码信息输入；PPS守时模块用于给本地时钟提供高精度PPS,MCU接收2路接收机和2路B码的时间信息数据和PPS，分析与本地时钟的钟差，按照一定的逻辑，选择最优的1路时源或者本地时源作为基准对外输出，并将该时源携带的时间信息发送给外部设备和内部单元。

切换方法包括以下步骤，一）、首先判断独立时源和本地时钟的优先级，将各独立时源和本地守时时钟进行钟差计算，钟差<5us，采用独立时源，如果钟差>5us，则该独立时源不可用；二）、根据各独立时源可用和不可用的比例以及各独立时源的优先级判断出精度最高的独立时源，将其作为输出时源，如果独立时源的可用数量和不可用数量比例小于等于2:1，则认为独立时源都不可用；三）、判断是否采用关联时源，将关联时源和本地时钟进行钟差计算，如果钟差＜5us，则采用关联时源作为输出时源，如果关联时源不可用，则采用本地时源作为输出时源。

本发明的技术效果是，可以同时监测多路时间源，在当前所用时间源精度降低时可以根据特定算法自动选用合适的时间源，从而提高了整机可靠性、授时精度。

附图说明

图1是本发明的功能框图；

图2是本发明的实施例判断输出情况一图；

图3是本发明的实施例判断输出情况二图；

图4是本发明的实施例判断输出情况三图；

图5是本发明的实施例判断输出情况四图；

图6是本发明的实施例判断输出情况五图；

图7是本发明的实施例判断输出情况六图；

图8单一时源情况下设备输出时间质量及精度对着时间的变化图；

图9手动切换多时源情况下设备输出时间质量及精度对着时间的变化图；

图10是本发明的自动切换多时源情况下设备输出时间质量及精度对着时间的变化图。

具体实施方式

下面根据实施例及附图进一步说明。

如图1所示，一种基于ARM的多源逻辑切换授时模块，包括MCU、PPS守时模块、选择电路1、选择电路2，其特征在于： PPS守时模块与 MCU连接， MCU连接选择电路1、选择电路2，选择电路1与选择电路2连接，选择电路2与外部设备连接，MCU分别向内部单元、外部设备发送时间信息， MCU分别接收BD接收机， GPS接收机，独立B码、关联B码信息输入；PPS守时模块用于给本地时钟提供高精度PPS,MCU接收2路接收机和2路B码的时间信息数据和PPS，分析与本地时钟的钟差，按照一定的逻辑，选择最优的1路时源或者本地时源作为基准对外输出，并将该时源携带的时间信息发送给外部设备和内部单元。

本模块中对各时源的逻辑切换关系如下，BD接收机、GPS接收机、独立B码、关联B码外部时间源可分为独立时间源和关联时源，其中为独立时间源，关联B码为关联时间源。在各时源中，其优先级关系为：BD > GPS > 独立B码 > 关联B码。

切换方法包括以下步骤，

一）、首先判断独立时源和本地时钟的优先级，将各独立时源和本地守时时钟进行钟差计算，钟差<5us，采用独立时源，如果钟差>5us，则该独立时源不可用；

二）、根据各独立时源可用和不可用的比例以及各独立时源的优先级判断出精度最高的独立时源，将其作为输出时源，如果独立时源的可用数量和不可用数量比例小于等于2:1，则认为独立时源都不可用；

三）、判断是否采用关联时源，将关联时源和本地时钟进行钟差计算，如果钟差＜5us，则采用关联时源作为输出时源，如果关联时源不可用，则采用本地时源作为输出时源。

实施例1、

如图2、3、4、5、6、7所示，首先判断独立时源和本地时钟的优先级，在设备运行过程中，实时监测4种外部时源分别与本地时源的钟差，此时MCU计算各时源和本地守时模块时间的钟差，判断是选择独立时源或者关联时源，根据设定的逻辑，MCU控制选择电路1输出筛选后的pps，控制电路2将筛选后的pps作为最终对外输出的pps。如果根据设定的逻辑，没有可用的外部时源，则MCU控制选择电路1不对外输出pps，控制选择电路2选择本地守时模块的本地PPS作为最终对外输出的PPS。

不同情况下，选择作为输出的时源如下：

情况一：BD时源不可用，GPS、独立B码、关联B码时源可用，此时设备选择GPS为当前时源；

情况二：GPS时源不可用，BD、独立B码、关联B码时源可用，此时设备选择BD作为当前时源；

情况三：BD、GPS时源不可用，独立B码、关联B码时源可用，此时设备选择关联B码作为当前时源；

情况四：BD、独立B码时源不可用，GPS、关联B码时源可用，此时设备选择关联B码作为当前时源；

情况五：BD、GPS、关联B码时源不可用，GPS时源可用，此时设备进入守时阶段，采用本地时钟作为时源；

情况六：4种外部时源均不可用，此时设备进入守时阶段，采用本地时钟作为时源；

由于守时模块晶振的锁定及频率收敛需要用到精确的PPS输入，因此在开机上电时，MCU接收BD、GPS、独立B码和关联B码的时间信息数据及时间质量，判断各时源时间信息中的授时精度，通过控制选择电路1选择一路授时精度最高的时源PPS，将其输出给守时模块用于晶振的频率收敛；等其收敛后，授时模块处于守时锁定状态，即此时授时模块的pps输出不依赖于外界输入。

MCU在确定最终对外输出的时源后，提取该时源的时间信息及时间质量，打包成规定格式，分别发送给外界设备和内部单元板。

实施例2

如图8、9、10所示，为授时设备中几种时源切换的精度和时间质量对比，时间质量数值越低，时间精度越高，当时间质量为0时，时间精度最高，时间质量为15时，时间精度最低，此时输出的时间信息不可用。

1、单一时源情况下设备输出时间质量及精度对着时间的变化

在开始时刻，时源的时间质量很高，但是在5小时后，时间质量开始降低，最后在19小时后，时间质量达到15，最终不可用。由于是单一时源，所以设备输出时间质量和时源的时间质量变化一致；

2、手动切换多时源情况下设备输出时间质量及精度对着时间的变化

在开始时刻，某一时源时间质量很高，在5小时后，时间质量开始降低，最后在19小时后，时间质量达到15。此时手动切换到另一时源上，对外输出的时间质量重新恢复到最好状态；

3、自动切换多时源情况下设备输出时间质量及精度对着时间的变化

在自动模式下，设备对信号源质量进行监测，可以实时选择信号质量高的信号源作为当前所用信号源。因此当设备选择输出的时源信号不满足设定的标准时，按照设定逻辑选择一路时源对外输出。

根据三种情况下，对外输出时间质量及精度的对比，可以看出多源逻辑切换授时模块可以大大提高设备对外输出时间质量及精度。