专利名称：时钟推后补偿装置及时钟推后补偿同步方法
技术领域：
本发明涉及子母钟系统中的时钟同步领域，尤其涉及一种可实现时钟推后补偿的 装置及时钟推后补偿同步方法。
背景技术：
单项比较法是目前子母钟系统中进行时钟同步的重要方法，时钟同步过程如下 第一步，在Ttl时刻，标准时钟通过通信系统向被校准时钟发送时钟同步信号。第二步，
经传输延迟d后，被校准时钟接收上述时钟同步信号，并记录接收时间戳，其中，被校准时 钟接收时钟同步信号的实际时间为T1,但记录接收的时间为T2，故本步骤中会产生一个时 间戳误差t。第三步，被校准时钟进行解码、滤波、校验等信号处理，则在本步骤中会产生一 个信号处理时间^。第四步，调整被校准时钟的同步时间1~3=1>(1;其中，传输延迟d已知， 但时间戳误差t、信号处理时间t ‘都很难测量和估算，故由本时钟同步方法获得的同步时 间精度差，参见图5。这样被校准时钟与标准时钟之间的误差较大，不适用于核电、高铁、车 站、机场等对时钟精确性要求较高的场所。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种同步时间精度高时钟推后补偿装置及利 用该装置进行时钟推后补偿同步的方法。作为本发明的一方面，时钟推后补偿装置技术方案如下包括第一触发电路、推后 补偿电路、第二触发电路、晶体振荡器、时间输出电路；所述晶体振荡器分别与所述时间输 出电路、所述推后补偿电路相连，所述推后补偿电路还分别与所述第一触发电路、所述第二 触发电路相连，所述第二触发电路还与所述时间输出电路相连；其中，
所述晶体振荡器，用于向所述时间输出电路和所述推后补偿电路提供稳定时钟频率； 所述第一触发电路，用于接收标准时钟发送来的同步信号，并减小所述同步信号的脉 宽，触发所述推后补偿电路；
所述推后补偿电路，用于计数所述同步信号的推后补偿时间Td ； 所述第二触发电路，用于接收所述推后补偿电路输出的信号，并减小该信号的脉宽，触 发所述时间输出电路；
所述时间输出电路，用于输出补偿后的同步信号。进一步地，所述时钟推后补偿装置还包括滤波电路，所述滤波电路与所述第一触 发电路相连，
所述滤波电路，用于接收所述标准时钟发送来的同步信号，滤除干扰信号后发送至所 述第一触发电路。作为本发明的另一方面，还提供一种时钟推后补偿同步方法，被校准时钟按照以 下步骤实现时钟同步
步骤1 预设推后补偿时间Td ；步骤2 判断是否接收到同步信号若接收到，则启动所述被校准时钟内部的推后补偿 电路，然后执行步骤3 ；否则继续监测接收； 步骤3 所述被校准时钟进行信号处理；
步骤4 判断是否到达所述Td 若已到达，则执行步骤5 ；否则继续监测判断； 步骤5:根据所述Td调整被校准时钟的同步时间，完成时钟同步。进一步地，所述Td不小于所述步骤3进行信号处理的时间。进一步地，所述被校准时钟进行信号处理的同时，还判断触发所述推后补偿电路 的信号是否为干扰信号
若是干扰信号，则待所述Td到达后返回所述步骤2继续等待接收所述同步信号； 若不是干扰信号，则待所述Td到达后依据所述Td调整所述被校准时钟的同步时间。进一步地，通过脉宽比对法进行干扰信号判断若触发所述推后补偿电路的信号 的脉宽值大于预设脉宽值则为干扰信号；否则为所述同步信号。本发明的有益效果是提供一种时钟推后补偿装置以及利用该装置进行时钟推后 补偿同步的方法，本发明技术方案的时钟同步精度高，适用于核电、高铁、车站、机场等对时 钟精确性要求较高的场所。
图1为本发明时钟推后补偿装置的结构示意图2为本发明时钟推后补偿装置的另一种结构示意图； 图3为本发明时钟推后补偿同步方法的流程示意图； 图4为本发明时钟推后补偿同步方法的另一种流程示意图； 图5为本发明的时钟同步方法处理过程的时序示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。作为本发明的一方面，如图1所示，时钟推后补偿装置包括第一触发电路100、推 后补偿电路200、第二触发电路300、晶体振荡器400、时间输出电路500。晶体振荡器400 分别与时间输出电路500、推后补偿电路200相连，推后补偿电路200还分别与第一触发电 路100、第二触发电路300相连，第二触发电路300还与时间输出电路500相连。其中，晶 体振荡器400，用于向时间输出电路500和推后补偿电路200提供稳定时钟频率；第一触发 电路100，用于接收标准时钟发送来的同步信号，并减小同步信号的脉宽，触发推后补偿电 路200 ；推后补偿电路200，用于计数同步信号的推后补偿时间Td ；第二触发电路300，用于 接收推后补偿电路200输出的信号，并减小该信号的脉宽，触发时间输出电路500 ；时间输 出电路500，用于输出补偿后的同步信号。如图2所示，时钟推后补偿装置还包括滤波电路600，滤波电路600与第一触发电 路100相连。其中，滤波电路600，用于接收标准时钟发送来的同步信号，滤除干扰信号后发 送至第一触发电路100。作为本发明的另一方面，还提供一种时钟推后补偿同步方法，安装上述时钟推后补偿装置的被校准时钟按照以下步骤实现时钟同步，如图3所示 步骤1 预设推后补偿时间Td ；
步骤2 判断是否接收到同步信号若接收到，则启动被校准时钟内部的推后补偿电 路，然后执行步骤3 ；否则继续监测接收； 步骤3 被校准时钟进行信号处理；
步骤4 判断是否到达Td 若已到达，则执行步骤5 ；否则继续监测判断； 步骤5:根据Td调整被校准时钟的同步时间，完成时钟同步。因为在实际应用中，时间戳误差t、信号处理时间f都很难测量和估算，本发明 通过设定一可知的推后补偿时间Td来消除同步过程中的时钟误差，T3=TQ+d+Td，参见图5。进一步地，为保证时钟同步的精确性，Td应不小于步骤3进行信号处理的时间。在本发明技术方案中，可通过以下方法设定推后补偿时间Td
1.输入到时钟推后补偿装置的同步信号为一般信号时，则首先估算本被校准时钟进行 信号解码、滤波、验证等信号处理的时间T入推后补偿时间Td只要满足Td> T'即可，为了 提高可靠性，可将Td与T' 二者之差设置的稍大些。2.输入到时钟推后补偿装置的同步信号为PPS信号时，则只测量PPS信号进行滤 波处理的时间T即可，Td为整秒与滤波处理时间T之差，即Td=l-T。此外，为了消除被校准时钟内部的元器件、电源或者传输线上产生的尖脉冲干扰， 在被校准时钟进行步骤3信号处理的同时，还可进一步判断触发推后补偿电路的信号是否 为上述干扰信号若是干扰信号，则待Td到达后返回步骤2继续等待接收同步信号；若不是 干扰信号，则待Td到达后依据Td调整被校准时钟的同步时间。因同步信号在传输过程中延迟时间的不确定性而导致推后补偿电路的启动时间 不确定，故被校准时钟只要接收到触发信号即启动推后补偿电路开始倒计时，为了提高同 步准确性，同时还要验证该触发信号是否为同步信号。若是同步信号，则待推后补偿电路计 时完成后，调整T3=Tfc^Td ；若是干扰信号，则待推后补偿电路计时完成后，丢弃信号处理结 果，重新等待接收同步信号。上述验证触发信号步骤中可通过脉宽比对法进行干扰信号判断若触发推后补偿 电路的信号的脉宽值大于预设脉宽值则为干扰信号；否则为同步信号。下面以PPS信号为例，对本发明技术方案进行详细描述。全球导航定位系统(GPS)每颗卫星装有4台高精度原子钟，其不但是一个精确定 位系统，同时还能传递高精密时间信息。GPS信号解算装置通过GPS天线接受不同导航卫星 信号，对这些信号进行解算，得出年月日等时间信息和PPS信号，并发送给用户，即被校准 时钟。其中，PPS信号是个脉冲信号，它的边沿对齐整秒时刻，是保证时钟同步精度的重要 信号。本发明技术方案进行时钟同步的步骤如下
第一步，时钟推后补偿装置接收PPS信号，因该信号在经过远距离传输后可能存在干 扰脉冲噪声，为了避免该噪声对时钟同步精度的影响，先由滤波电路600滤除杂波，消除干 扰，此处进行滤波处理的时间为T。第二步，由于PPS信号的上升沿可触发推后补偿电路200，下降沿可停止触发，在 脉宽过大时高电平信号会不断地触发推后补偿电路200，故需通过第一处触发电路将PPS 信号转化为窄的尖脉冲输出，以精确触发推后补偿电路200来计数PPS信号的推后补偿时
5间Td。第三步，时间输出电路500被第二触发电路300输出的窄脉冲触发后，输出补偿后 的PPS信号，触发推后补偿电路依据Td (Td=I-T)进行延迟倒计时。第四步，被校准时钟进行解码、滤波、校验等信号处理步骤；与此同时，被校准时钟 还对触发推后补偿电路的信号进一步验证，以防止干扰信号冒充PPS信号。具体可通过以 下方法进行设置一计数器，由信号上升沿启动其开始计数，下降沿停止计数，则计数器内 保存的即为该信号的脉宽，若该脉宽值不大于预设脉宽值，则认为其为PPS信号。第五步，在Td计数完成后，调整待校准时钟的同步时间ST3=TJd+!^从而提高利 用本发明技术方案进行时钟同步的时钟的同步精度。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种时钟推后补偿装置，其特征在于，包括第一触发电路、推后补偿电路、第二触发电路、晶体振荡器、时间输出电路；所述晶体振荡器分别与所述时间输出电路、所述推后补偿电路相连，所述推后补偿电路还分别与所述第一触发电路、所述第二触发电路相连，所述第二触发电路还与所述时间输出电路相连；所述晶体振荡器，用于向所述时间输出电路和所述推后补偿电路提供稳定时钟频率；所述第一触发电路，用于接收标准时钟发送来的同步信号，并减小所述同步信号的脉宽，触发所述推后补偿电路；所述推后补偿电路，用于计数所述同步信号的推后补偿时间Td；所述第二触发电路，用于接收所述推后补偿电路输出的信号，并减小该信号的脉宽，触发所述时间输出电路；所述时间输出电路，用于输出补偿后的同步信号。
2.根据权利要求1所述的时钟推后补偿装置，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤 波电路与所述第一触发电路相连，所述滤波电路，用于接收所述标准时钟发送来的同步信号，滤除干扰信号后发送至所 述第一触发电路。
3.—种时钟推后补偿同步方法，其特征在于，安装有权利要求1所述的时钟推后补偿装置的被校准时钟按照以下步骤实现时钟同止少步骤1 预设所述推后补偿时间Td ；步骤2 判断是否接收到同步信号若接收到，则启动所述被校准时钟内部的推后补偿 电路，然后执行步骤3 ；否则继续监测接收； 步骤3 所述被校准时钟进行信号处理；步骤4 判断是否到达所述Td 若已到达，则执行步骤5 ；否则继续监测判断； 步骤5:根据所述Td调整被校准时钟的同步时间，完成时钟同步。
4.根据权利要求3所述的时钟推后补偿同步方法，其特征在于，所述Td不小于所述 步骤3进行信号处理的时间。
5.根据权利要求3或4所述的时钟推后补偿同步方法，其特征在于，所述被校准时 钟进行信号处理的同时，还判断触发所述推后补偿电路的信号是否为干扰信号若是干扰信号，则待所述Td到达后返回所述步骤2继续等待接收所述同步信号； 若不是干扰信号，则待所述Td到达后依据所述Td调整所述被校准时钟的同步时间。
6.根据权利要求5所述的时钟推后补偿同步方法，其特征在于，通过脉宽比对法进 行干扰信号判断若触发所述推后补偿电路的信号的脉宽值大于预设脉宽值则为干扰信 号；否则为所述同步信号。
全文摘要
本发明涉及一种时钟推后补偿装置，包括第一触发电路、推后补偿电路、第二触发电路、晶体振荡器、时间输出电路。晶体振荡器分别与时间输出电路、推后补偿电路相连，推后补偿电路还分别与第一触发电路、第二触发电路相连，第二触发电路还与时间输出电路相连；晶体振荡器，用于向时间输出电路和推后补偿电路提供稳定时钟频率。除此之外，本发明还提供一种利用上述时钟推后补偿装置实现时钟同步的时钟推后补偿同步方法。如此技术方案，就可提高时钟的同步精度，适用于核电、高铁、车站、机场等对时钟精确性要求较高的场所。
文档编号G04G7/02GK101986218SQ201010530210
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月3日 优先权日2010年11月3日
发明者史亚萍, 景峰, 涂桂旺, 王波 申请人:烟台持久钟表集团有限公司