基于gps- 北斗卫星-irig

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1、基于GPS/北斗卫星/IRIG陆彩霞淮安信息职业技术学院淮安223003【文章】随着科学技术的发展，变电站也逐渐向智能化发展，开发时间同步系统，可以有效避免系统时钟偏差所造成的损失，提高了变电站运行的可靠性，从而促进了智能电X的发展。本文设计了基于GPS/北斗卫星/IRIG-B的多信号源的时间同步系统。【关键词】GPS；北斗卫星；IRIG-B；时间同步系统0引言由于变电站的设备非常多，运行程序比较复杂，因而对时间的同步性要求较高，任何一个节点出现时间不同步的情况，都对电力系统的整体运行造成影响，甚至是引起电力系统的瘫痪。所以，电力系统的时间同步系统成为了研

2、究热点。目前，大多数的时间同步系统的同步时钟源都为GPS，它是当前技术最成熟和应用最广泛的授时定位系统，其授时应用的研究也很成熟。但是如果单一使用GPS授时也存在一定的问题。因为GPS是美国研制的，所以它受美国的国防部控制，在遇到干扰时，不能正常接收信号，导致其工作受阻，因此，如果单一使用GPS作为时间同步的标准，一旦出现上面的情况，不能实现系统的时间同步，所以，结合电力系统时间同步的技术规范，我们在电力系统的时间同步系统中引入了北斗星系统和IRIG-B信号，解决电力系统存在的时间同步问题。1时间同步系统的整体设计目前变电站和电力系统对时间同步系统的要求很

3、高，所以为了提高时间同步系统的可靠性，本文设计了基于GPS/北斗卫星/IRIG-B的多信号源的时间同步系统。以GPS和北斗卫星作为无线时间的基准信号输入，以IRIG-B作为有线时间的基准信号输入的冗余切换时间同步系统，这样可以在确保系统的可靠性和安全性的同时，实现了整个系统的时间同步。基于GPS/北斗卫星/IRIG-B的多信号源的时间同步系统的整体结构图如图1所示。如图1所示，GPS、北斗和IRIG-B都作为时间信号，并将它们进行解码，转换成标准的时间格式，然后将这些时间进行比较，选取最优的信号作为时间信号源，显示和输出系统中授时设备需要的时间信号。因此，

4、在设计时，一定要确定系统的运行速度。GPS信号和北斗星信号的格式相差不多，其接收模块输出的信号为串行时间信号和脉冲信号。串行信号中的卫星状态标志和时间数据被设计的时间同步系统提取，然后根据设定的格式对时间数据进行相应处理，并输出到相应的设备上；外部按键设置及卫星状态标志均选择冗余信号源作为输入信号和报警信号。B码信号因为和以上两种信号的格式不同，所以，需要对其另外进行设计，采用单独的开关门信号及计数脉冲来提取脉冲信号、状态信号及时间数据。当设备在无法获取某一个或多个时间信号时，能够按照事先确定的切换逻辑，选择一个可用的、当前最佳的时间信号作为基准时间源，当

5、装置获取到质量更好的时间信号时，自动将基准时间源切换到质量好的时间信号上，从而保证设备始终工作于时间质量最好的信号源上，完成冗余授时的切换。2系统硬件设计2.1芯片与模块的选型当前很多卫星同步钟的处理芯片为FPGA和单片机，处理信号源数据。因此在本系统中也选用FPGA作为主控芯片，可以同时分析三个信号输入的时间数据，并且还能提高响应速度，输出信号接口利于扩展。选用选用Altera公司CycloneIIEP2C35F672C8型号的FPGA作为系统主控芯片。2.2双模接收天线由于本系统需要接收北斗信号和GPS信号，所以为了节约成本，减少工作量，所以采用北斗G

6、PS双模接收天线，在一个天线罩内同时安装两个天线头，接收双频信号，接收的频率分别为1575.42MHz和2491.75MHz。信号合路之后通过馈线和设备相连，传输至FPGA芯片进行信号处理，确保授时精度。2.3时间同步系统主时钟本系统中的时间同步时钟选取西安骊天电子科技有限责任公司MH—200GPS/北斗/B码标准同步时钟.其技术指标如下：电源：直流/交流自适应（110～250V直流；95～265V交流）。①“北斗”卫星特性：首捕时间≤2s；失锁重捕时间≤1s；定时准确度≤100ns；“北斗”天线的馈线长30m（可定制到40～180m）。②GPS卫星特性：

7、可同时跟踪12颗GPS卫星；数据重现时间：冷启动≤40min，热启动≤20s；接收频率1575.42MHZ；阻抗50欧；天线射频灵敏度-166db；GPS天线的馈线长30m（可定制到40～180m）。IRIG－B时间码：B（DC）码RS422接口；B(AC)码，调制比3:1,幅度0～10VP-P可调，阻抗600Ω,典型值8VP-P，平衡输出：B（DC）码同步准确度小于1μS；B（AC）码同步准确度小于8μS。PTP校时：主时钟/从时钟：1微妙。NTP授时：城域X：≤50mS；局域X：≤1-10mS。3系统软件设计3.1GPS/北斗授时功能模块设计主要实现G

8、PS和北斗的授时功能，用VHDL语言在FPGA中实现各个功能模块的