Устройство для сравнения шкал времени

Авторы патента:

Колмогоров Олег Викторович (RU)

Прохоров Дмитрий Владимирович (RU)

Донченко Сергей Сергеевич (RU)

G04C11/00 - Синхронизация часов с независимым приводом

G04C10/02 - энергопитание от радиоактивного источника

Владельцы патента RU 2640455:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений" (ФГУП "ВНИИФТРИ") (RU)

Изобретение относится к устройствам сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов с применением оптоволоконной линии связи, соединяющей объекты. Устройство состоит из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах. На первом объекте устройство содержит два таймера событий с подключенными к ним приемниками оптических импульсов, к обоим таймерам событий подключен генератор формирования шкалы времени этого объекта и они соединены с компьютером, подключенным к системе передачи информации (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.). Генератор оптических импульсов подключен к входу оптоволоконного разветвителя, при этом один выход разветвителя соединен с входом первого приемника оптических импульсов, второй соединен с входом-выходом оптоволоконного циркулятора. Второй приемник оптических импульсов соединен со вторым входом-выходом оптоволоконного циркулятора и вторым таймером событий. Третий вход-выход циркулятора соединен оптоволоконной линией связи со вторым объектом. Второй объект также включает в себя таймер событий с присоединенными к нему приемником оптических импульсов, генератором формирования шкалы времени этого объекта и системой передачи информации на выходе. Приемник оптических импульсов этого объекта через полупрозрачное зеркало соединен с оптоволоконной линией связи между объектами. Особенностью и преимуществом указанного устройства является то, что при определении расхождения шкал времени время задержки в оптоволоконной линии связи алгоритмически исключается; а также то, что с помощью разветвителя производится привязка оптических, а не электрических импульсов к соответствующим шкалам времени, что исключает влияние погрешностей в канале шкала времени - оптический импульс; а также то, что применяются одностоповые таймеры событий или измерители временных интервалов за счет применения двух приемников оптических импульсов на объекте, на котором расположен генератор оптических импульсов. Достигаемым техническим результатом при использовании заявленного устройства является повышение точности сравнения или синхронизации за счет применения сигналов в оптическом диапазоне и прямой привязки оптических импульсов к шкалам времени, увеличение надежности и оперативности за счет применения оптоволоконной линии связи, возможность сравнения и синхронизации шкал времени с использованием только одного оптического волокна произвольной длины, в т.ч. «темного» волокна, арендуемого у операторов общедоступных сетей связи, возможность применения одностоповых таймеров событий или измерителей временных интервалов, а также снижение допустимого расстояния между объектами. 2 ил.

Известно устройство синхронизации шкал времени между наземными объектами, соединенными оптоволоконной линией связи, с помощью с помощью системы одно- и двухсторонних сравнений шкал времени (1) С.С. Донченко, О.В. Колмогоров, Д.В. Прохоров. Система одно- и двухсторонних сравнений шкал времени. Измерительная техника, №1, 2015; (2) Пат. 2547662 РФ. Способ сличения шкал времени и устройство для его осуществления / О.В. Колмогоров, Д.В. Прохоров; заявитель и патентообладатель ФГУП "ВНИИФТРИ". Опубл. 10.04.2015, Бюл. №10).

Устройство содержит на одном из пунктов импульсный генератор, передающий модуль, блок разветвителей-объединителей, фотоприемный модуль, таймер событий, компьютер, промежуточный генератор; на втором пункте полупрозрачное зеркало, фотоприемный модуль, таймер событий, компьютер.

К достоинствам данного устройства относится то, что сравнение шкал времени производится с помощью одного оптического волокна, и то, что с помощью блока разветвителей-объединителей производится привязка оптических, а не электрических импульсов к соответствующей шкале времени, что исключает влияние погрешностей в канале шкала времени - оптический импульс. Недостатками данного устройства является то, что используется частично отраженный со второго объекта импульс, имеющий меньшую амплитуду по сравнению с излученным импульсом, т.е. уменьшение амплитуды импульса из-за отражения и потерь в линии уменьшает допустимое расстояние между пунктами; необходимо применение многостоповых таймеров событий, т.е. измеряющих интервалы времени между импульсом шкалы времени «старт» и, как минимум, двумя импульсами с фотоприемника «стоп»; наличие «мертвой зоны», т.е. интервала времени, в течение которого невозможно проведение следующего измерения, у таймеров событий не позволяет проводить сравнения шкал времени при небольших длинах оптической линии связи.

Достигаемым техническим результатом при использовании заявленного устройства является снижение допустимого расстояния между объектами и возможность применения одностоповых таймеров событий или измерителей временных интервалов за счет применения двух приемников оптических импульсов на объекте, на котором расположен генератор оптических импульсов.

Данный технический результат достигается за счет того, что устройство для сравнения шкал времени, состоящее из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, содержит на первом объекте два таймера событий с подключенными к ним приемниками оптических импульсов, к обоим таймерам событий подключен генератор формирования шкалы времени этого объекта. Оба таймера событий соединены с компьютером, подключенным к системе передачи информации (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.).

Генератор оптических импульсов подключен к входу оптоволоконного разветвителя, при этом один выход разветвителя соединен с входом первого приемника оптических импульсов, второй соединен с входом-выходом оптоволоконного циркулятора. Второй приемник оптических импульсов соединен со вторым входом-выходом оптоволоконного циркулятора и вторым таймером событий. Третий вход-выход циркулятора соединен оптоволоконной линией связи со вторым объектом.

Второй объект также включает в себя таймер событий с присоединенными к нему приемником оптических импульсов, генератором формирования шкалы времени этого объекта и системой передачи информации на компьютер, расположенный на первом объекте, на выходе, причем сигнал с первого объекта по оптоволоконной линии связи поступает в приемник оптических импульсов через полупрозрачное зеркало.

Особенностью и преимуществом указанного устройства является то, что возможно использование одностоповых таймеров событий, уменьшено допустимое расстояние между объектами.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 - представлена схема устройства для сравнения шкал времени удаленных объектов;

на фиг. 2 - представлена временная диаграмма работы устройства, где ШВ1 и ШВ2 шкалы времени первого и второго объектов, соответствено, t₁ и t₂ секундные метки шкал времени первого и второго объектов, соответствено, τ_з - время прохождения оптического импульса от первого объекта до второго по оптоволоконной линии.

На фиг. 1 - показана схема устройства для сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов, которое содержит на первом объекте таймер событий 1 и подключенный к нему приемник оптических импульсов 2, таймер событий 3 и подключенный к нему приемник оптических импульсов 4. Оба таймера событий подключены к источнику сигнала 1 Гц шкалы времени первого объекта ШВ1 (на чертеже не оцифрован) и компьютер 5, подключенный к системе передачи информации 13 (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.). Генератор 6 оптических импульсов на первом объекте подключен к разветвителю 7, выходы которого соединены с приемником оптических импульсов 2 и входом-выходом циркулятора 8. Один из входов-выходов циркулятора 8 соединен с приемником оптических импульсов 4, другой - с оптоволоконной линией 9.

Второй объект содержит полупрозрачное зеркало 10, соединенное с оптоволоконной линией 9 и приемником оптических импульсов 11, который подключен к таймеру событий 12, соединенного с источником сигнала 1 Гц шкалы времени второго объекта ШВ2 (на чертеже не оцифрован) и к системе передачи информации 13 (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.).

Устройство в соответствии с фиг. 1 работает следующим образом.

На первом объекте оптический импульс с генератора оптических импульсов 6 поступает на вход разветвителя 7, некоторая часть мощности оптического импульса поступает в приемник оптических импульсов 2 первого объекта, основная часть мощности импульса через циркулятор 8 поступает в оптоволоконную линию связи 9. Электрический сигнал с приемника оптических импульсов 2 поступает в таймер событий 1, который фиксирует момент излучения оптического импульса в шкале времени первого объекта, сформированной генератором сигнала 1 Гц, секундные метки которого поступают в таймер событий 1. Информация о значении поступает в компьютер 5. Часть мощности оптического импульса, прошедшего через оптоволоконную линию 9, отражается от полупрозрачного зеркала 10 на втором объекте, проходит обратно по оптоволоконной линии 9 и через циркулятор 8 поступает на приемник оптических импульсов 4. Электрический импульс с приемника 4 поступает на таймер событий 3, на который также поступает сигнал 1 Гц шкалы времени первого объекта ШВ1. Таймер событий 3 фиксирует момент времени прихода отраженного импульса в шкале времени первого объекта. Информация о значении поступает в компьютер 5.

На втором объекте часть мощности оптического импульса, прошедшей через полупрозрачное зеркало 10, поступает в приемник оптических импульсов 11 второго объекта, который преобразует его в электрический сигнал, поступающий в таймер событий 12. Также в таймер событий 12 поступает сигнал 1 Гц шкалы времени второго объекта ШВ2, что позволяет определить время t² прихода оптического импульса в шкале времени второго объекта. Информация о значении t² через систему передачи информации 13 поступает в компьютер 5.

На основании данных о значениях t² определяется расхождение шкал времени удаленных объектов Δt по формуле

где - измеренное время излучения оптического импульса с первого объекта в шкале времени первого объекта,

- измеренное время прихода на первый объект отраженного со второго объекта оптического импульса в шкале времени первого объекта,

t² - измеренное время прихода оптического импульса с первого объекта на второй объект в шкале времени второго объекта.

Временная диаграмма работы устройства показана на фиг. 2, где ШВ1 и ШВ2 - шкала времени первого и второго объектов соответственно, t₁ и t₂ - секундные метки 1 Гц шкал времени первого и второго объектов, соответственно, τ_з - время прохождения оптического импульса по оптоволоконной линии.

Устройство для сравнения шкал времени, состоящее из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, содержащее на первом объекте два таймера событий с подключенными к ним приемниками оптических импульсов, к обоим таймерам событий подключен генератор формирования шкалы времени этого объекта и они соединены с компьютером, подключенным к системе передачи информации (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.), генератор оптических импульсов подключен к входу оптоволоконного разветвителя, при этом один выход разветвителя соединен с входом первого приемника оптических импульсов, второй соединен с входом-выходом оптоволоконного циркулятора, второй приемник оптических импульсов соединен со вторым входом-выходом оптоволоконного циркулятора и вторым таймером событий, третий вход-выход циркулятора соединен оптоволоконной линией связи со вторым объектом, который также включает в себя таймер событий с присоединенными к нему приемником оптических импульсов, генератором формирования шкалы времени этого объекта и системой передачи информации на выходе, причем сигнал с первого объекта по оптоволоконной линии связи поступает в приемник оптических импульсов через полупрозрачное зеркало.

Предлагаемый модем относится к технике связи и может быть использован в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), в службе единого времени и частоты, а также для обмена информацией между наземными пунктами, разнесенными на большие расстояния, с использованием геостационарного ИСЗ-ретранслятора.

Способ синхронизации часов и устройство для его реализации // 2619094

Предлагаемые способ и устройство относятся к технике связи и могут быть использованы в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), а также в службе единого времени и частоты.

Способ синхронизации часов и устройство для его реализации // 2613865

Предлагаемые способ и устройство относятся к технике связи и радиолокации и могут быть использованы для сличения шкал времени, разнесенных на большие расстояния.Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и точности синхронизации удаленных шкал времени путем обеспечения симметричности частот fГ2 и fГ3 второго и третьего гетеродинов относительно частоты f2 основного канала приемаfU2-f2=f2-fΓ3=fпр2.

Способ синхронизации часов и устройство для его реализации // 2612127

Устройство для сравнения и синхронизации шкал времени // 2604852

Изобретение относится к устройствам сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов с применением оптоволоконной линии связи, соединяющей объекты. Каждый объект содержит таймеры событий с присоединенными к ним на первом объекте генератором формирования шкалы времени и промежуточным генератором на втором объекте, приемниками оптических импульсов и компьютерами.

Система синхронизации частоты и шкалы времени удаленных пунктов // 2585325

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах единого времени, радионавигационных системах наземного базирования, в пространственно распределенных системах контроля и управления при решении задач, связанных с синхронизацией частот и шкал времени удаленных пунктов, например пунктов системы контроля за ГЛОНАСС.

Способ синхронизации часов и устройство для его реализации // 2583894

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), а также в службе единого времени и частот. Устройство, реализующее предлагаемый способ синхронизации часов, содержит стандарт 1 частоты и времени, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдослучайного сигнала, переключатель 4, первый 5 и второй 13 смесители, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, дуплексер 8, приемопередающую антенну 9, первый 10, второй 15, третий 32, четвертый 33 и пятый 34 клипперы, первое 11, второе 16, третье 35, четвертое 36 и пятое 37 буферные запоминающие устройства, усилитель 14 второй промежуточной частоты, первый 17, второй 38, третий 39 и четвертый 40 измерители задержек и их производных, усилитель 18 первой суммарной частоты, усилитель 19 второй суммарной частоты, первый 20, второй 21, третий 28 и четвертый 29 амплитудные детекторы, первый 22, второй 23, третий 30 и четвертый 31 ключи.

Способ синхронизации часов и устройство для его реализации // 2539914

Изобретение относится к технике связи и радиотехники и может быть использовано для сличения шкал времени, разнесенных на большие расстояния. Устройство синхронизации часов, реализующее предлагаемый способ, содержит стандарт 1 частоты и времени, блок 2 гетеродинов, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдошумового сигнала, переключатель 4, первый 5, второй 13 и третий 24 смесители, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, дуплексер 8, приемо-передающая антенна 9, первый 14 и второй 25 усилители второй промежуточной частоты, первый 10 и второй 15 клипперы, первое 11 и второе 16 буферное запоминающие устройства, измеритель 17 задержки и их производных, блок 18 регулируемой задержки, перемножитель 19, фильтр 20 нижних частот, экстремальный регулятор 21, микропроцессор 22, третий генератор 23, второй коррелятор 26, пороговый блок 27 и ключ 28.

Способ синхронизации часов и устройство для его реализации // 2535653

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (PCДБ), а также в службе единого времени и частоты. Устройство для синхронизации часов, реализующее предлагаемый способ, содержит ИСЗ-ретранслятор, первый и второй наземные пункты, каждый из которых содержит стандарт 1 частоты и времени, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдослучайного сигнала, переключатель 4, смесители 5, 13, 19, 28 и 30, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, дуплексер 8, приемопередающую антенну 9, первый 10 и второй 15 клипперы, первое 11 и второе 16 буферные запоминающие устройства, измеритель 17 задержек и их производных, первый 18 и второй 21 фазовращатели на 90°(-90°), первый 14 и второй 20 усилители второй промежуточной частоты, сумматор 22, первый 23 и второй 34 перемножители, узкополосный фильтр 24, амплитудный детектор 25, ключ 26, блок 27 эталонных частот, усилитель 29 третьей промежуточной частоты, первый 31 и второй 35 фильтры нижних частот, измеритель 32 доплеровской частоты, коррелятор 33, экстремальный регулятор 36, блок 37 регулируемой задержки и индикатор 38 дальности.

Способ распределения сигналов точного единого времени (тев) по телекоммуникационной сети и система распределения сигналов точного единого времени // 2381538

Изобретение относится к средствам передачи сигналов единого времени по телекоммуникационным сетям. .

Солнечная панель и хронометр, включающий в себя солнечную панель // 2615213

Изобретение относится к солнечной панели, используемой в хронометре стрелочного типа, таком как наручные часы, или в измерительном устройстве стрелочного типа, таком как счетчик, и к хронометру, включающему в себя солнечную панель.

Способ сличения шкал времени и устройство для его осуществления // 2547662

Изобретение относится к способам и устройствам сличения шкал времени удаленных объектов с применением оптоволоконной линии связи, соединяющей объекты. Устройство состоит из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, и содержит на первом объекте таймер событий с присоединенными к нему генератором формирования шкалы времени этого объекта и приемником оптических импульсов, генератор оптических импульсов, подключенный к входу блока разветвителей-объединителей.