分布式時統晶振選擇思路及同步計算方法*

林傳祿 劉 漩

(91388部隊94分隊 湛江 524022)

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分布式時統晶振選擇思路及同步計算方法*

林傳祿 劉 漩

(91388部隊94分隊 湛江 524022)

論文闡述了已知時統守時精度需求，如何確定核心部件晶振選型思路，并提出了分布式時統最小同步時間的計算方法。最后根據思路，對某型時統進行了晶振指標及最小同步時間進行了計算。

分布式時統; 晶振指標; 最小同步時間

Class Number TP311.52

1 引言

在武器試驗過程中，當飛行目標點火啟動后，測控系統各類裝備對目標進行實時彈道測量及監測，這就需要各測量控制系統在統一的時間尺度下工作。通過統一時間尺度，使各類測控數據與時間有機統一。而由于試驗場地的使用限制及測量精度需求，時統系統要實現守時功能。而晶振準確度、漂移率對守時精度起決定作用。因此在已知時統系統守時需求的前提下，對晶振指標進行計算，根據指標選型才能確保系統的精度需求。

2 時統定義及功能

時間統一系統簡稱時統設備，用于武器裝備靶場試驗鑒定，主要提供試驗控制信息、標準時間信息和標準頻率信息，具體任務為對時、守時、同步、輸出信號等。

3 晶振指標選擇

3.1 晶振指標與時間的關系

當得知晶振某時的準確度Aa，而瞬時頻率準確度A(t)在已知漂移率k的條件下，可求得

(1)

由這個頻率源推動的鐘，當知道本地鐘和參考鐘的初始時差Ea,可得出

(2)

根據式(2)，在已知守時需求時，要根據頻率準確度和漂移率來選擇晶振。

3.2 晶振指標定義

1) 頻率準確度，指實際頻率值與其頻率標稱值或者定義值的相對偏差，代表的是最小測量值。表示為

(3)

2) 漂移率

頻率值隨時間的線性變化稱為漂移，單位時間內的頻率相對漂移量稱為漂移率。若時間的單位為日，稱為日漂移率。當振蕩器經足夠時間預熱后，在不太長時間內，這種漂移可以近似為線性。其公式為：

(4)

4 同步計算

1) 分布式時統

圖1

2) 從圖1可以看出時統終端的鐘時間是一致的，即t0=t1=…=tk。時間包含兩層含義：時刻和時間間隔。時刻是某件事發生的時間t。時間間隔是時間發生持續時間的長度。從系統圖可以看出，每臺終端時間間隔、鐘面時間是一致的，但事件(用時設備同步)發生時間t不一致，如果沒有約定，用時設備不可能同步。

例如用時設備A在09:00:00用1.6s的同步信號，用時設備B在10:05:00用1.6s同步信號，沒有約定，兩臺用時設備就不同步。

Tm=tn+k×t(Tm為用時設備時間，tn為用時初始時間，t為同步周期，k≥1)

從公式分析可以看出，用時設備保證24h隨時用可以同步，那么k×t項要能整除所有同步周期，這樣秒時間邊沿才能對齊。即從00:00:00到23:59:59,通過最小k×t時間，所有時統終端約定強迫同步。

5 某型分布式時統晶振選擇及同步約定計算應用

某型分布式時統指標：周期0.1s，0.2s，0.4s，0.8s，1s，1.6s，3.2s，6.4s，10ms～1s，1s～10s(步進1s)，脈寬10μs～50ms，信號前沿≤0.1μs，單臺守時精度 2小時漂移≤100μs。

5.1 晶振大小確定

本系統測量單位達到μs級，根據t=1/f，采用頻率5/10M或者更高的恒溫晶振。系統選擇10M。

5.2 晶振指標確定

1) 準確度

頻率準確度表征的是最小測量值，根據時統設備的信號和守時需求。

由此可見，為了保證失步情況下守時精度，應該選擇準確度為小于1×10-8的恒溫晶振。

2) 漂移率

由于時統設備在潛艇里使用，不能接受外部GPS或者北斗信號，只能靠內部晶振維持設備的守時。采用高精度晶振守時，在潛艇下潛時可以保證時間的高精度穩定。

已知守時需求，根據式(2)可得出漂移率

(5)

5.3 系統同步最小約定計算

根據系統使用周期0.1s，0.2s，0.4s，0.8s，1s，1.6s，3.2s，6.4s，10ms～1s(步進10 ms)，1s～10s(步進1s)。

先轉化成最小整數秒 1,1,2,4,1,8,16,32，10,1,2,3,…,10，求最小公倍數，t=480s。

從00:00:00到23:59:59，每隔480s，所有時統設備約定強迫同步。

6 結語

本文主要介紹已知守時精度條件下，根據需求如何確定選擇晶振指標，對多種同步信號需求.提出了最短約定時間的計算。最后根據文章提供方法進行了某型分布式時統晶振選擇及同步計算，為時統研制提供了借鑒。

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Choose of Distributedtime Time Synchronization and Crystal & Calculation Method of Synchronization

LIN Chuanlu LIU Xuan

(Unit 94, No. 91388 Troops of PLA, Zhanjiang 524022)

This article elaborates the requirement of time synchronization accuracy, how to choose the hard-core crystal, and puts forward calculation method of distributed synchronization minimum time. Following the method, the crystal’s index and synchronization minimum time of xx time synchronization system are calculated.

time synchronization, crystal’s index, minimum synchronization time

2016年5月17日,

2016年6月29日

林傳祿,男，助理工程師，研究方向：時統技術、微波傳輸技術。劉漩,女，助理工程師，研究方向：時統技術、微波傳輸技術。

TP311.52

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.11.014