一种授时守时服务器和授时守时方法与流程

本发明涉及电力系统的时间同步，尤其涉及一种授时守时服务器和授时守时方法。

背景技术：

1、电力、轨道交通、工业自动化、通信基站等关键工业场景，对全网设备时间同步精度、守时稳定性、系统冗余可靠性要求极高，需依托高精度时间基准实现soe事件记录、设备故障溯源、多设备数据对齐。现有守时服务器普遍存在诸多技术缺陷：

2、第一，多数为单卫星授时模式，无冗余接收机制，卫星信号遮挡、干扰时易出现失锁，可靠性差。

3、第二，本地守时多采用普通晶振，卫星失锁后时间漂移量大，仅能实现毫秒级守时精度，无法满足纳秒级长期守时需求。

4、第三，频标驯服算法单一，相位抖动大、动态补偿能力弱，授时稳定性差。

5、第四，协议输出单一，难以同时适配工业设备、网络设备的多类型授时需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种授时守时服务器和授时守时方法，以解决现有技术中授时守时服务器可靠性差、守时精度低的技术问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种授时守时服务器，授时守时服务器包括：

3、卫星接收电路，用于接收并解调卫星信号，输出标准秒脉冲；

4、高稳频标电路，用于输出基准频率信号；

5、高精度时频测量与驯服电路，分别与所述卫星接收电路以及所述高稳频标电路连接，用于根据采集到的所述秒脉冲和所述基准频率信号生成时频偏差数据；

6、核心主控电路，与所述高精度时频测量与驯服电路连接，所述高精度时频测量与驯服电路用于将所述时频偏差数据发送至所述核心主控电路，所述核心主控电路用于根据所述时频偏差数据计算出校正量，根据所述校正量输出调控信号以修正所述基准频率信号；

7、多协议信号输出电路，与所述核心主控电路连接，所述核心主控电路还用于将修正后的基准频率信号分发至所述多协议信号输出电路，所述多协议信号输出电路用于根据所述修正后的基准频率信号输出多路标准化时频信号。

8、可选地，所述核心主控电路包括：fpga时序单元和arm处理器，所述fpga时序单元与所述arm处理器连接；

9、所述高精度时频测量与驯服电路用于将所述时频偏差数据发送至所述fpga时序单元，所述fpga时序单元用于将所述时频偏差数据上传至所述arm处理器，所述arm处理器根据所述时频偏差数据计算出校正量并下发至所述fpga时序单元；

10、所述fpga时序单元还用于根据所述校正量输出调控信号以修正所述基准频率信号，并将修正后的基准频率信号分发至所述多协议信号输出电路。

11、可选地，所述授时守时服务器还包括：冗余电源电路，所述冗余电源电路与所述卫星接收电路、所述高稳频标电路、所述高精度时频测量与驯服电路、所述主控电路以及所述多协议信号输出电路连接；

12、所述冗余电源电路用于为所述卫星接收电路、所述高稳频标电路、所述高精度时频测量与驯服电路、所述主控电路以及所述多协议信号输出电路提供双路独立供电，并在其中一路电源故障时自动切换至另一路电源供电。

13、可选地，所述arm处理器还用于利用卡尔曼滤波算法对接收到的时频偏差数据进行滤波处理；

14、所述arm处理器还用于利用增量式pid算法，根据滤波处理后的时频偏差数据，计算出所述基准频率信号的频率和相位校正量并下发至所述fpga时序单元。

15、可选地，所述arm处理器内置双源时间智能判决机制，用于实时监测所述卫星信号的锁定状态，并在所述卫星信号失效时，控制所述高稳频标电路作为核心守时源。

16、根据本发明的另一方面，提供了一种授时守时方法，应用于上述一方面中任一项所述的授时守时服务器，所述授时守时方法包括：

17、通过卫星接收电路接收卫星信号输出标准秒脉冲，通过高稳频标电路输出基准频率信号；

18、通过所述高精度时频测量与驯服电路将采集到的所述秒脉冲和所述基准频率信号生成时频偏差数据，并发送至所述核心主控电路；

19、通过所述核心主控电路根据所述时频偏差数据计算出校正量，根据所述校正量输出调控信号以修正所述基准频率信号，并将修正后的基准频率信号分发至所述多协议信号输出电路；

20、通过所述多协议信号输出电路根据所述修正后的基准频率信号输出多路标准化时频信号。

21、可选地，所述通过所述核心主控电路根据所述时频偏差数据计算出校正量，根据所述校正量输出调控信号以修正所述基准频率信号，并将修正后的基准频率信号分发至所述多协议信号输出电路包括：

22、通过fpga时序单元接收所述时频偏差数据并上传至arm处理器，通过arm处理器根据所述时频偏差数据计算校正量并下发至fpga时序单元；

23、通过fpga时序单元根据所述校正量输出调控信号以修正所述基准频率信号，并将修正后的基准频率信号分发至所述多协议信号输出电路。

24、可选地，所述通过arm处理器根据所述时频偏差数据计算校正量并下发至fpga时序单元包括：

25、利用卡尔曼滤波算法对所述时频偏差数据进行滤波处理，得到滤波处理后的时频偏差数据；

26、基于滤波处理后的时频偏差数据以及增量式pid调节算法，计算出所述基准频率信号的频率和相位校正量并下发至fpga时序单元。

27、可选地，所述卡尔曼滤波算法的状态方程为x(k)=a·x(k-1)+w(k)，所述卡尔曼滤波算法的观测方程为z(k)=h·x(k)+v(k)；

28、其中，x(k)为k时刻的相位偏差与频率偏差状态量、a为状态转移矩阵；w(k)为系统过程噪声，z(k)为所述fpga时序单元实测相位偏差观测值、h为观测矩阵、v(k)为观测噪声。

29、本发明实施例的技术方案，提供一种高精度、高可靠、多协议适配、支持网络冗余联动的北斗/gps授时守时服务器，通过设置卫星接收电路提供外部时间基准、高稳频标电路提供本地守时基准，并利用高精度时频测量与驯服电路采集偏差、核心主控电路闭环修正，通过卫星接收电路和高稳频标电路分别实现了外部卫星授时与本地原子守时的双冗余时序架构；多协议信号输出电路可输出多路标准化时频信号，兼容多种工业设备的授时接入需求。综上所述，本发明有效解决了现有技术中授时守时服务器存在可靠性差、协议输出单一的问题，授时守时服务器具有可靠性高、守时精度高和的多协议输出的效果。

30、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

1.一种授时守时服务器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的授时守时服务器，其特征在于，所述核心主控电路包括：fpga时序单元和arm处理器，所述fpga时序单元与所述arm处理器连接；

3.根据权利要求1所述的授时守时服务器，其特征在于，还包括：冗余电源电路，所述冗余电源电路与所述卫星接收电路、所述高稳频标电路、所述高精度时频测量与驯服电路、所述主控电路以及所述多协议信号输出电路连接；

4.根据权利要求2所述的授时守时服务器，其特征在于，所述arm处理器还用于利用卡尔曼滤波算法对接收到的时频偏差数据进行滤波处理；

5.根据权利要求4所述的授时守时服务器，其特征在于，所述arm处理器内置双源时间智能判决机制，用于实时监测所述卫星信号的锁定状态，并在所述卫星信号失效时，控制所述高稳频标电路作为核心守时源。

6.一种授时守时方法，应用于权利要求1-5中任一项所述的授时守时服务器，其特征在于，所述授时守时方法包括：

7.根据权利要求6所述的授时守时方法，其特征在于，所述通过所述核心主控电路根据所述时频偏差数据计算出校正量，根据所述校正量输出调控信号以修正所述基准频率信号，并将修正后的基准频率信号分发至所述多协议信号输出电路包括：

8.根据权利要求7所述的授时守时方法，其特征在于，所述通过arm处理器根据所述时频偏差数据计算校正量并下发至fpga时序单元包括：

9.根据权利要求8所述的授时守时方法，其特征在于，所述卡尔曼滤波算法的状态方程为x(k)=a·x(k-1)+w(k)，所述卡尔曼滤波算法的观测方程为z(k)=h·x(k)+v(k)；