上海銳呈電氣有限公司
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K801主時鐘

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K801主時鐘組合選用GPS 接收機/北斗二代接收機/外部B碼基準,提供高可靠性、高冗余度的時間基準信號,并采用時間頻率測控技術馴服晶振,使守時電路輸出的時間同步信號同步在GPS/北斗/外部B碼時間基準上,輸出短期和長期穩定度都十分良好的高精度同步信號。

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隨著計算機網絡的迅猛發展,網絡應用已經非常普遍,如電力、金融、通信、交通、廣電、安防、石化、冶金、水利、國防、醫療、教育、政府機關、IT等領域的網絡系統需要在大范圍保持計算機的時間同步和時間準確,因此有一個好的標準時間校時器是非常必要的。為了適應這些領域對于時間越來越精密的要求,銳呈公司精心設計、自主研發了K系列NTP網絡時間服務器。該裝置內置GPS北斗二代授時模塊,以GPS/北斗信號為時間基準,內嵌流行的NTP-SERVER服務,以NTP/SNTP協議同步網絡中的所有計算機、DVR、控制器等設備,實現網絡時間統一。

K801主時鐘(NTP時間服務器、GPS網絡同步時鐘、北斗授時服務器)組合選用GPS 接收機/北斗二代接收機/外部B碼基準,提供高可靠性、高冗余度的時間基準信號,并采用時間頻率測控技術馴服晶振,使守時電路輸出的時間同步信號同步在GPS/北斗/外部B碼時間基準上,輸出短期和長期穩定度都十分良好的高精度同步信號。

K801主時鐘采用測頻與智能馴服算法,使振蕩器時間頻率信號與GPS衛星/北斗衛星/外部B碼時間基準保持精密同步。由于裝置輸出的1PPS等時間信號是內置振蕩器的分頻秒信號輸出,同步于GPS/北斗信號但并不受GPS/北斗秒脈沖信號跳變帶來的影響,相當于UTC時間基準的復現。采用了“智能學習算法”的GPS時鐘,在馴服晶振過程中能夠不斷“學習”晶振的運行特性,并將這些參數存入板載存儲器中。當外部時間基準出現異?;虿豢捎脮r,裝置能夠自動切換到內部守時狀態,并依據板載存儲器中的參數對晶體振蕩器特性進行補償,使守時電路繼續提供高可靠性的時間信息輸出,同時避免了因晶體振蕩器老化造成的頻偏對守時指標的影響。

采用表面貼裝技術生產,以高速芯片進行控制,無硬盤和風扇設計,具有精度高、穩定性好、功能強、無積累誤差、不受地域氣候等環境條件限制、性價比高、操作簡單、免維護等特點,適合無人值守。該產品可以為計算機網絡、計算機應用系統、流程控制管理系統、電子商務系統、網上B2B系統以及數據庫的保存維護等系統提供標準時間信號和時間戳服務。

采用全模塊化結構設計,其輸入、輸出、電源等均可靈活配置,并具有豐富的各類模塊及板卡供選擇(特殊需求可提供定制服務),對時信號的種類和數量都可根據需要靈活選擇配置。裝置有標準RS232、RS422/485、脈沖、IRIG-B、DCF77、PTP、NTP/SNTP協議時間輸出等接口形式,可以適應各種不同設備的對時需要。裝置輸出1~7路NTP/SNTP網絡對時信號。

 

裝置的特點

1時間精度高,達20nS。

2守時精度高。裝置內部守時單元采用了時間頻率測控技術與智能馴服算法,晶體選用高精度恒溫晶體振蕩器,使裝置守時準確度優于7*10-9(0.42μS/分鐘),即在外部時間基準異常的情況下,每天時鐘自走時誤差不超過0.6毫秒。如選配銣原子鐘,30年自走時誤差不會超過1秒。

3模塊化結構,NTP端口數量可靈活配置,*多配置14路NTP/SNTP網絡對時信號。

4雙CPU同時工作,32位CPU雙核處理器,性能極大提高。

5支持單星授時模式,適用于收星效果不佳的情況(訂貨時須說明),有屋頂和貼窗天線可供選擇。

6采用GPS/BD2雙系統授時,支持單GPS、單北斗、雙GPS、雙北斗、 GPS/北斗聯合授時多種授時方式,并可通過串口、面板菜單等途徑修改授時方式。

7應用GPS授時技術/北斗二代授時技術/B碼基準解碼接收技術/高穩晶體振蕩器守時技術授時,實現多基準冗余授時,能夠智能判別GPS信號、北斗信號、外部B碼時間基準信號的穩定性和優劣,并提供多種時間基準配置方法。

8具有多個物理隔離的相互獨立的10/100M網口(每個端口具有獨立的MAC地址),多個端口可以靈活的配置使用,可以用在不斷增長變化的網絡環境中;還可用于不同的子網或不同的物理隔離的網絡中。另外,還可用來作為NTP網管來使用,使多個物理隔離的網絡共享時間服務器資源。

9可同時為幾十萬臺客戶端、服務器、工作站提供時間服務。

10支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX、HP-UX等操作系統及支持NTP協議的路由器、交換機、DVR、智能控制器等網絡設備。

11嵌入式系統,無硬盤和風扇設計,防震設計,系統穩定可靠。

12機箱經防磁處理,抗干擾能力強。

13高品質的工業級元件,高水準的電氣設計,高密度集成的電路結構,使裝置擁有良好的電氣隔離和電磁屏蔽表現,整機無可調節器件,極大提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。

14采用雙電源冗余供電,并選用高性能、寬范圍開關電源,工作穩定可靠,裝置電源供電自適應。(按訂貨技術協議配置,缺省為單電源。)

15GPS/北斗接收天線重點考慮了防雷設計、穩定性設計、抗干擾設計,信號接收可靠性高,不受地域條件和環境的限制。

16裝置具有自復位能力,在因干擾造成裝置程序出錯時,能自動恢復正常工作。

17裝置提供一路可編程的TTL脈沖信號(1PPS/1PPM/1PPH)供時鐘的準確度指標測試。

18裝置有電源中斷告警、GPS/北斗失步告警、外部“B碼輸入”(后備時間基準)消失告警多路報警(繼電器空接點)信號輸出。

19裝置前面板有“電源指示”燈、“秒脈沖指示” 燈、“GPS/北斗信號輸入” 燈、“B碼信號輸入” 燈、“GPS/北斗信號輸入異常” 燈、“B碼信號輸入異常” 燈多種工作狀態指示,便于運行值班人員的日常。

20裝置采用全模塊化即插即用結構設計,支持板卡熱插拔,配置靈活,維護方便,為將來其它信號基準源(珈俐略衛星信號、上游地面鏈路的DCLS信號、NTP/PTP時間基準信號等) 的接入提供了方便,同時為將來現場網絡改造擴建時增加對時端口提供了方便。

21裝置不僅實現了板卡全兼容,還提供了豐富的信號接口資源和開放式特殊接口設計平臺,兼容能力強。裝置可提供多路脈沖信號(1PPS、1PPM、1PPH、事件,空接點、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光)、IRIB-B信號(TTL、422、232、AC、光)、DCF77信號(有源、無源)、時間報文(RS232、RS422/485、光)、NTP/PTP網絡時間信號,可以滿足不同設備的對時接口要求。

22裝置可通過數碼管在線顯示GPS北斗衛星的當前收星個數,直觀反映裝置的同步狀況。

23通過面板菜單可直觀顯示天線的工作狀態(斷線、短路、正常)。

24可人工輸入起始時間自走時,便于用戶模擬調試。

25完善的北斗和GPS信號的性能監測,自動或手動選擇主用衛星信號。支持本地和遠程網管,通過WEB方式對設備進行遠程管理,完成對設備的衛星接收狀況、設備工作狀態、參數設置等信息進行管理。

26脈沖、串口信號輸出可編程,按鍵設置,操作方便。

27架裝式結構,2U、19”標準機箱,安裝方便。

 

裝置的技術指標

1.運行條件

1)裝置環境條件

工作溫度:-200C~+700C;

貯存溫度:-400C~+850C;

濕度:<95%。

2)電源

交流供電:220V±20%或110V±20% ,   47Hz~63Hz ;

直流供電:220V±20%或110V±20%;

裝置電源供電自適應。

3)抗干擾

在雷擊過電壓、一次回路操作、開關場故障、二次回路操作及其它強干擾作用下,裝置不誤動作。

裝置靜電放電干擾試驗、電快速瞬變脈沖群干擾試驗、高頻干擾試驗、輻射電磁場干擾試驗、阻尼震蕩波干擾試驗、浪涌(沖擊)干擾試驗符合標準GB/T17626-1998(電磁兼容 試驗和測量技術)和GB/T15153.1-1998(遠動設備及系統 第2部分:工作條件第1篇:電源和電磁兼容),并達到Ⅲ級及以上標準。

2.技術參數

1GPS/北斗接收天線

頻率:B1&L1;

阻抗:50Ω;

增益:42dB±2dB;(不含電纜)

噪聲系數:≤2.2dB;

駐波比:≤2.0;

極化方式:右旋極化;

外接電纜:RG-58/U

連接器:BNC-J

防浪涌抗擾度性能:IEC61000-4-5標準 10kV;

工作溫度:-45℃~+85℃; 

貯存溫度:-50℃~+90℃;

濕度:100%,結露,全防水;

天線體積:φ106mm×121mm。

2GPS/北斗二代信號接收器

授時模式

定位授時(支持單系統獨立授時、雙系統聯合授時)

靜態授時(用戶輸入位置)

單星授時

通道:192通道

授時精度:1PPS優于20nS( 1σ)。

內部電池:電池類型:鋰電池;電池壽命:≮25000h。

GPS接收器

接收頻率(GPS L1):1575.42MHz(L1信號)。

接收靈敏度:捕獲<-160dBW,跟蹤<-163dBW。

同時跟蹤:正常狀態下可同時跟蹤816顆GPS衛星;

          裝置冷啟動時不小于4顆衛星;

          裝置熱啟動時不小于1顆衛星。

捕獲時間:裝置冷啟動時,<2min;裝置熱啟動時,<20s。

北斗二代接收器

接收頻率(BD2 B1 ):1561.098±4MHz。

接收機靈敏度:-157.6dBW;

*定位時間(TTFF):冷啟動:35s,熱啟動:1s,失鎖重捕獲:<1s;

定位數據更新率:1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hz可選;

定位精度(RMS):3m,三維;

速度精度(RMS):0.1m/s;

3時間保持單元守時精度:時間保持單元晶體振蕩器選用OCXO,守時精度優于7*10-9(0.42μS/min)。如選用銣原子鐘,守時精度優于1μS/24小時。

4)功耗:≤20W。

5)平均*間隔時間(MTBF)≥70000小時;平均維修時間(MTTR):一般不大于30分,使用壽命不少于20年。正常使用條件下無須維護。

6)輸出時間與協調世界時(UTC)時間同步準確度:≤0.1μS。

7)時間同步信號接口:

1PPS/PPM/PPH脈沖信號:(TTL電平)準時沿:下降沿,下降時間≤10nS;

                                                                    下降沿的時間準確度≤0.1μS;     

                                                                     脈沖寬度:200mS;         

                                                                     輸出阻抗:50Ω;

                                        (空接點) 準時沿:下降沿,下降時間≤150nS;

                                                                    下降沿的時間準確度≤1μS;   

                                                                     脈沖寬度:200mS;   

                                                                     允許外接電壓:300V/DC,允許電流50mA。                   

空接點脈沖輸出端口允許電流ICE為100 mA時,訂貨時須說明。脈沖信號如需上升沿有效,訂貨時須說明。                            

時間報文:  

A.通訊波特率: 1200、2400、4800、9600可選。

B.數據格式:信息位8位,一位起始位,一位停止位,異或非校驗,校驗幀頭之后校驗字節之前的時間數據,ASCⅡ碼。

C.信息格式: 每秒發送一次,格式為: 

 

                        S T D D D D D D D D D D D D D D D  A       

                        ↑  ↑ ↑  ↑  ↑ ↑  ↑  ↑  ↑ ↑  ↑  ↑  ↑ ↑  ↑  ↑  ↑   ↑

                           楨楨時時分分秒秒日日月月年年年年校 標 

                           頭頭十個十個十個十個十個千百十個驗 準 

                                 位位位位位位位位位位位位位位字 時 

                                                                           節 結

                                                                                束

    其中,S與秒脈沖(PPS)的前沿對齊。例如:現在是2002年6月13號18點45分36秒,則發送信息格式為:ST18453613062002 A。

另外,可根據客戶要求訂制特殊規約。

D 準確度:≤0.2mS。(如需更高精度要求,可做到10μS,訂貨時須說明。)

IRIG-B(DC)直流偏置信號接口:

準時上升沿的時間準確度≤1μS。

NTP協議時間

支持協議:NTP,SNTP,web,ARP,UDP,TCP,ent,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP;

網絡接口:10/100M自適應以太網接口,RJ-45;

吞吐量:滿足每秒10000次時間請求;

授時記錄:保存*新300條;

時間準確度:

每秒NTP請求量

時間標識精度

可處理用戶終端請求量

0~1200

1~10ms

48,000

1200~2400

10~100ms

96,000

10MHz信號(內部守時選用OCXO時指標):

波形:LVCMOS,方波;

輸出電壓:VOH min>2.4Vdc,VOL max<0.5Vdc;

上升/下降時間<10ns;

占空比:40%~60%,典型50%;

精度:±1.5E_12;

短穩:<1E_11;

相位噪聲:-130dBc/Hz@1kHz,如選用銣原子鐘-148dBc/Hz@1kHz。

8重量:4.6kg。

9外形尺寸:本裝置為架裝式結構,高度2U、寬度19”標準機箱,具體外形尺寸如圖所示:

   圖K801外形尺寸圖

 

網絡對時方案:

方案1:局域網單臺時間服務器的時間同步

時鐘裝置以接收到的GPS/北斗信息(串口+1PPS)為時間源,通過NTP/SNTP協議同步網絡中的所有計算機、路由器、交換機、智能控制器等設備,實現網絡授時。大部分操作系統都自帶NTP服務,只需做一下設置即可。我公司也提供NTP客戶端軟件,安裝運行也可實現同步。

圖 NTP網絡授時示意圖

 

方案2:局域網兩臺時間服務器冗余的時間同步

全網配置一套時間同步系統,由兩臺K801網絡時間服務器、交換機、網絡和客戶端組成。兩臺網絡時間服務器放置在機房交換機機柜中,以NTP 協議方式向全網的客戶端授時。兩臺網絡時間服務器以冗余熱備模式工作,提高了系統的可靠性。系統結構圖如下:

 局域網兩臺時間服務器冗余的時間同步系統圖

兩臺網絡時間服務器互為熱備,網絡時間服務器1作為主時間服務器,網絡時間服務器2作為備用時間服務器。當主時間服務器的GPS/北斗信號接收單元發生故障時,自動切換至備用時間服務器的GPS/北斗信號接收單元接收到的時間基準信號,從而保證系統的可靠性。當主時間服務器的GPS/北斗信號接收單元恢復正常后,該網絡時間服務器自動切換回正常工作狀態。

當網絡時間服務器都接收不到兩路外部時間基準信號時,切換到內部守時,仍能保證輸出較高精度的時間信息;當外部時間基準信號接收恢復時,自動切換回接收外部時間基準信號的工作狀態。

兩臺網絡時間服務器的RJ45口分別接到交換機上,各分配一個IP地址,如網絡時間服務器1的IP地址為IP1, 網絡時間服務器2的IP地址為IP2,則兩個IP地址就作為網內的標準時間服務器地址。客戶端PC機可使用操作系統自帶NTP服務,也可使用我公司提供的客戶端軟件。本軟件可輸入兩臺網絡時間服務器的IP地址, IP1地址作為主地址,IP2地址作為備用地址,當客戶端因某些原因無法從主地址獲取時間信息時,則自動從備用地址獲取時間信息。

 

衛星顯控軟件CDT:

衛星顯控軟件CDT(Control & Display Tool)為用戶提供圖形化界面,通過該軟件用戶可以便捷地通過串口控制GPS北斗衛星接收機并進行功能設置、獲取所需信息。

CDT 包含以下基本功能:

用于記錄各類日志的圖形化窗口(Logging Control View)

對接收機下發指令的窗口(Console View)

以ASCII-format 顯示并配置當前的接收機的輸出窗口(ASCII View)

顯示衛星概略方位、PRN、信噪比的圖形化窗口(Conslation View)

接收機當前點和歷史點的軌跡窗口(Trajectory View)

接收機的位置、速度和時間窗口(PVT View)

下圖分別為星座圖、軌跡圖、衛星跟蹤狀態視圖:

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圖 衛星顯控軟件CDT圖形界面

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