分布式时统晶振选择思路及同步计算方法*

林传禄 刘 漩

(91388部队94分队 湛江 524022)



分布式时统晶振选择思路及同步计算方法*

林传禄 刘 漩

(91388部队94分队 湛江 524022)

论文阐述了已知时统守时精度需求，如何确定核心部件晶振选型思路，并提出了分布式时统最小同步时间的计算方法。最后根据思路，对某型时统进行了晶振指标及最小同步时间进行了计算。

分布式时统; 晶振指标; 最小同步时间

Class Number TP311.52

1 引言

在武器试验过程中，当飞行目标点火启动后，测控系统各类装备对目标进行实时弹道测量及监测，这就需要各测量控制系统在统一的时间尺度下工作。通过统一时间尺度，使各类测控数据与时间有机统一。而由于试验场地的使用限制及测量精度需求，时统系统要实现守时功能。而晶振准确度、漂移率对守时精度起决定作用。因此在已知时统系统守时需求的前提下，对晶振指标进行计算，根据指标选型才能确保系统的精度需求。

2 时统定义及功能

时间统一系统简称时统设备，用于武器装备靶场试验鉴定，主要提供试验控制信息、标准时间信息和标准频率信息，具体任务为对时、守时、同步、输出信号等。

3 晶振指标选择

3.1 晶振指标与时间的关系

当得知晶振某时的准确度Aa，而瞬时频率准确度A(t)在已知漂移率k的条件下，可求得

(1)

由这个频率源推动的钟，当知道本地钟和参考钟的初始时差Ea,可得出

(2)

根据式(2)，在已知守时需求时，要根据频率准确度和漂移率来选择晶振。

3.2 晶振指标定义

1) 频率准确度，指实际频率值与其频率标称值或者定义值的相对偏差，代表的是最小测量值。表示为

(3)

2) 漂移率

频率值随时间的线性变化称为漂移，单位时间内的频率相对漂移量称为漂移率。若时间的单位为日，称为日漂移率。当振荡器经足够时间预热后，在不太长时间内，这种漂移可以近似为线性。其公式为：

(4)

4 同步计算

1) 分布式时统

图1

2) 从图1可以看出时统终端的钟时间是一致的，即t0=t1=…=tk。时间包含两层含义：时刻和时间间隔。时刻是某件事发生的时间t。时间间隔是时间发生持续时间的长度。从系统图可以看出，每台终端时间间隔、钟面时间是一致的，但事件(用时设备同步)发生时间t不一致，如果没有约定，用时设备不可能同步。

例如用时设备A在09:00:00用1.6s的同步信号，用时设备B在10:05:00用1.6s同步信号，没有约定，两台用时设备就不同步。

Tm=tn+k×t(Tm为用时设备时间，tn为用时初始时间，t为同步周期，k≥1)

从公式分析可以看出，用时设备保证24h随时用可以同步，那么k×t项要能整除所有同步周期，这样秒时间边沿才能对齐。即从00:00:00到23:59:59,通过最小k×t时间，所有时统终端约定强迫同步。

5 某型分布式时统晶振选择及同步约定计算应用

某型分布式时统指标：周期0.1s，0.2s，0.4s，0.8s，1s，1.6s，3.2s，6.4s，10ms～1s，1s～10s(步进1s)，脉宽10μs～50ms，信号前沿≤0.1μs，单台守时精度 2小时漂移≤100μs。

5.1 晶振大小确定

本系统测量单位达到μs级，根据t=1/f，采用频率5/10M或者更高的恒温晶振。系统选择10M。

5.2 晶振指标确定

1) 准确度

频率准确度表征的是最小测量值，根据时统设备的信号和守时需求。

由此可见，为了保证失步情况下守时精度，应该选择准确度为小于1×10-8的恒温晶振。

2) 漂移率

由于时统设备在潜艇里使用，不能接受外部GPS或者北斗信号，只能靠内部晶振维持设备的守时。采用高精度晶振守时，在潜艇下潜时可以保证时间的高精度稳定。

已知守时需求，根据式(2)可得出漂移率

(5)

5.3 系统同步最小约定计算

根据系统使用周期0.1s，0.2s，0.4s，0.8s，1s，1.6s，3.2s，6.4s，10ms～1s(步进10 ms)，1s～10s(步进1s)。

先转化成最小整数秒 1,1,2,4,1,8,16,32，10,1,2,3,…,10，求最小公倍数，t=480s。

从00:00:00到23:59:59，每隔480s，所有时统设备约定强迫同步。

6 结语

本文主要介绍已知守时精度条件下，根据需求如何确定选择晶振指标，对多种同步信号需求.提出了最短约定时间的计算。最后根据文章提供方法进行了某型分布式时统晶振选择及同步计算，为时统研制提供了借鉴。

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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

林传禄,男，助理工程师，研究方向：时统技术、微波传输技术。刘漩,女，助理工程师，研究方向：时统技术、微波传输技术。

TP311.52

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.11.014