Система синхронизации времени

Система синхронизации времени

По заказу российской компании «Аэрокосмические технологии» (холдинг СТК «Союз») мы разработали систему синхронизации времени на базе систем ГЛОНАСС/GPS и программной платформы Linux. Готовое устройство успешно прошло сертификацию в испытательном центре АНО «Институт метрологии обороны и безопасности». Благодаря инновационной разработке инженеров компании Promwad заказчик получил патент на полезную модель.

Принцип работы устройства

Синхронизатор времени получает сигналы глобальных систем ГЛОНАСС и GPS и передает информацию о точном времени в аппаратно-программные комплексы потребителей: на промышленные объекты, узлы связи, пункты управления, банковские системы, телецентры и другие объекты, где важно знать точное время.

Система может работать в качестве сервера времени в Ethernet-сети по протоколам NTP или PTP. Её работу можно настраивать и отслеживать в терминальном режиме или через веб-интерфейс. Обеспечена высокая точность: автономная шкала времени отклоняется за трое суток на ±300 мсек.

• формирует собственную шкалу времени, которая синхронизирована со шкалами UTC (SU) и UTC (USNO);
• хранит собственную шкалу времени с заданной точностью в условиях ухудшения приёма сигналов от спутников ГЛОНАСС или GPS;
• определяет координаты стационарных и подвижных объектов;
• определяет скорость и курс подвижных объектов;
• выполняет функции первичных часов и управляет вторичными часами в виде цифровых табло времени и стрелочных часов;
• сохраняет управляющие программы и настройки при отключении электропитания, включая информацию о текущем времени.

В процессе реализации проекта специалисты Promwad выполнили следующие задачи:

— Разработка концепции, аппаратной платформы и программного обеспечения
— Производство прототипов устройства

Техническое описание проекта и процесса разработки устройства

1. Концепция

Для получения высокой точности при автономном хранении шкалы времени разработана следующая архитектура системы:

Основной узел архитектуры: ПЛИС с реализованным алгоритмом цифровой коррекции термокомпенсированного кварцевого генератора (TCXO) на основании секундных меток, получаемых от приёмника GLONASS/GPS.

2. Аппаратное обеспечение

Использовался недорогой и доступный ARM-микроконтроллер AT91SAM9260 компании Atmel. Производитель предоставляет для этого микроконтроллера плату разработчика с поддержкой ОС Linux.

На плате была реализована возможность установки одного из двух распространённых GLONASS/GPS-приёмников: NAVIOR-24S от Navis или ГеоС-1М от GeoStar.

На заднюю панель системы были выведены поверочные сигналы работы алгоритма цифровой коррекции: 1 PPS и 10 МГц.

Унифицированная конструкция задней стенки позволяет устанавливать различную комбинацию модулей сопряжения, которые выступают в роли усилителя/преобразователя выходного сигнала секундной/минутной метки.

3. Программное обеспечение

Программное обеспечение системы построено на ядре версии 2.6.34.3. Для управления и мониторинга системы разработан веб-интерфейс:

Для подтверждения заявленных характеристик системы были проведены испытания в центре ФГУП «ВНИИФТРИ».

Преимущества

Разработанная система синхронизации времени обладает рядом преимуществ по сравнению с аналогами:

Серверы точного времени

Сервер точного времени предназначен для синхронизации частотно-временных показателей. Принимая сигналы со спутников глобальных систем позиционирования GPS и ГЛОНАСС или входных модулей, сервер подстраивает внутренний опорный генератор, после чего с высокой точностью формирует сигналы частоты и точного времени и синхронизирует временные параметры на удалённых объектах.

Сервер времени может работать с применением различных специализированных сигналов и протоколов, включая распространённый NTP протокол и только набирающий популярность PTP протокол, а также SNTP, ESMC, 1 PPS, Е1/2,048 МГц, IRIG-B, 5 МГц, 10 МГц, токовая петля, сухой контакт, ToD, SIRF, NMEA и другие, а благодаря наличию внутреннего опорного генератора продолжает выполнять функции синхронизации даже в условиях отсутствия сигнала от спутниковых систем.

Область применения серверов точного времени

PTP и NTP серверы точного времени применяются в качестве источников сигналов для системы обеспечения единого времени (СОЕВ) на объектах, где важно синхронизировать частотные или временные параметры. Основными сферами применения являются:

• Отрасль связи: Операторы связи и телекоммуникаций, интернет-провайдеры.
• Транспортная отрасль: аэропорты, ЖД и автовокзалы.
• Энергетика: АЭС, гидроэлектростанции, цифровые подстанции, узлы распределения и системы управления.
• Добывающая промышленность: нефтегазовые компании, горнодобывающие компании.
• Космическая отрасль.
• Промышленность: на производствах, где требуется точное выполнение технологических процессов.
• В системах автоматизированного учёта, измерения, контроля и управления.

Преимущества серверов точного времени от «КОМСЕТ-сервис»

С 2003 года компания «КОМСЕТ-сервис» поставляет надёжное и проверенное оборудование в IT-сфере и оказывает услуги в области сетевых решений в самых различных областях. Вот почему нам доверяют:

1. Разработано и производится в РОССИИ с 2003 года.
2. Высокий уровень точности, быстродействия и безопасности.
3. Собственные аппаратная и программная платформы.
4. Возможность реализации дополнительного функционала под требования Заказчика.
5. Производство серверов точного времени и оборудования – наш основной вид деятельности.
6. Среди наших клиентов – ПАО «Ростелеком», ПАО «МГТС», ПАО «Вымпелком», ПАО «Газпром», АО «Российские космические системы», ФГУП «ВНИИФТРИ» и другие.
7. Все производственные процессы соответствуют требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2015.
8. Сертифицированный штат инженеров. Сертификаты соответствия от ведущих мировых производителей: Cisco Systems, Alcatel, Symmetricom (Microsemi), Oscilloquartz (ADVA), Tekelec.
9. Осуществляем образовательную деятельность на основании лицензии от Департамента образования и науки г. Москвы. В составе учебного центра – кандидаты и доктора наук, профессора и эксперты международных организаций.
10. Оперативная техническая поддержка.

Где купить сервер точного времени?

Чтобы приобрести любое оборудование, производимое «КОМСЕТ-сервис», заполните форму на нашем сайте в разделе «Как купить», либо направьте на нашу электронную почту бланк запроса. В течение рабочего дня вам будет направлено коммерческое предложение.

Нужна помощь в выборе конфигурации сервера точного времени? Эксперты компании «КОМСЕТ-сервис» готовы ответить на Ваши вопросы – свяжитесь с нами, чтобы получить развёрнутую консультацию.

Устройства синхронизации времени по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS УСВ-Г

Устройства синхронизации времени по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS УСВ-Г (далее по тексту УСВ-Г) предназначены для формирования шкалы времени, синхронизированной с заданной точностью с национальной шкалой времени UTC(SU), текущих значений времени и даты, синхронизированных по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, а также для формирования каждый час сигналов проверки времени (СПВ) «6 точек».

Скачать

Информация по Госреестру

Производитель / Заявитель

ООО «НТП «Энергоконтроль», г.Заречный

Назначение

Устройства синхронизации времени по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS УСВ-Г (далее по тексту УСВ-Г) предназначены для формирования шкалы времени, синхронизированной с заданной точностью с национальной шкалой времени UTC(SU), текущих значений времени и даты, синхронизированных по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, а также для формирования каждый час сигналов проверки времени (СПВ) «6 точек».

Описание

Конструктивно УСВ-Г выполнено в виде автономного блока, состоящего из микропроцессорных устройств, предназначенного для крепления на щитах и панелях. В нижней части блоков расположены клеммные колодки для внешних подключений. Колодки закрываются отдельной крышкой.

Принцип действия УСВ-Г заключается в следующем.

Формирование шкалы времени УСВ-Г, синхронизированной с заданной точностью с национальной шкалой времени UTC(SU), сигналов проверки времени «6 точек» (СПВ) и выполнение других функций производится по программе в микропроцессоре, записанной в постоянном запоминающем устройстве. Источником опорного сигнала 1 Гц, а также кода текущих значений времени для формирования шкалы времени УСВ-Г, является встроенный OEM навигационный ГЛОНАСС/GPS приемник. УСВ-Г обеспечивают автоматическую подстройку встроенных часов.

В случае если навигационные космические аппараты вышли из зоны видимости УСВ-Г или ухудшились условия приема (то есть количество видимых спутников недостаточно для синхронизации времени УСВ-Г по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS), то УСВ-Г остается в состоянии «Синхронизирован» в течение 10 суток после последней синхронизации по сигналам глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS. При этом поправка часов относительно национальной шкалы времени UTC (SU) не превысит ± 2,5 с на конец десятых суток.

СПВ выдаются в двухпроводную линию и представляют собой шесть радиоимпульсов с частотой заполнения 1 кГц, следующих с периодом 1 с. Сигнал заполнения радиоимпульсов

1 кГц имеет синусоидальную форму, начинается и заканчивается «нулевой» фазой. Началом радиоимпульсов считается «нулевая» фаза первого периода сигнала заполнения. Начало формирования радиоимпульсов совпадает с началом 55-й секунды 59-й минуты каждого часа. Длительность каждого из пяти радиоимпульсов составляет 100 мс, а длительность шестого рассчитывается по формуле:

t = 100 + 20-h [мс], (1)

где h — номер часа.

Начало шестого радиоимпульса соответствует началу часа — 00m00s. Выдача сигналов проверки времени сопровождается звуковыми сигналами.

Синхронизация системного времени информационно-вычислительного комплекса (ИВК), таймера компьютера, производится по интерфейсу RS-232C в следующем порядке: ИВК (компьютер) считывает с интерфейса RS-232C время УСВ-Г и сравнивает с показаниями внутренних часов; при расхождении времени более чем на установленное значение (по умолчанию 60 мс), показания часов ИВК (таймера компьютера) корректируются по времени УСВ-Г.

Лист № 2 Всего листов 5

Синхронизация системного времени ИВК с двумя серверами (основным и резервным) производится в следующем порядке. Основной сервер подключается к УСВ-Г по интерфейсу RS-232C, при этом синхронизация системного времени производится в порядке, описанном выше. Резервный сервер подключается к устройству сервисному (из комплекта поставки УСВ-Г) по интерфейсу RS-232C. Устройство сервисное подключается по двухпроводной линии к выходу СПВ УСВ-Г. Устройство сервисное принимает СПВ и по началу шестого сигнала производит синхронизацию корректора времени, встроенного в устройство сервисное. Корректор времени представляет собой таймер, ведущий часы, минуты, секунды, миллисекунды. Резервный сервер ИВК обращается к устройству сервисному, считывает с корректора время и сравнивает с показаниями внутренних часов резервного сервера ИВК. При расхождении времени более чем на установленное значение (по умолчанию 60 мс), показания часов ИВК корректируются по времени корректора.

УСВ-Г предназначены для работы в составе автоматизированных информационноизмерительных систем (АИИС), построенных на базе комплекса технических средств (КТС) "Энергия +".

Внешний вид УСВ-Г и устройства сервисного с указанием мест нанесения знака утверждения типа и пломбировки от несанкционированного доступа приведены на рисунке 1.

Программное обеспечение

Встроенное программное обеспечение (ПО) УСВ-Г метрологически значимое, реализовано в виде единого модуля и хранится в энергонезависимой памяти, программируемой

Лист № 3 Всего листов 5

при выпуске из производства. ПО УСВ-Г логически разделено на процессы и драйверы, которые работают с разделением времени под управлением подпрограммы переключения процессов.

— подпрограмма переключения процессов;

— драйвер навигационного ГЛОНАСС/GPS приемника;

— драйвер энергонезависимой памяти;

— процесс, обеспечивающий обмен данными по коммуникационному порту;

— процесс, обеспечивающий выдачу СПВ;

— процесс интерфейса оператора, обеспечивающий работу с ЖК-индикатором. Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Идентификационные данные

Идентификационные данные (признаки)

Идентификационное наименование ПО

Номер версии (идентификационный номер) ПО

Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «Высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Технические характеристики

Метрологические и технические характеристики УСВ-Г приведены в таблице 2.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности привязки переднего фронта выходного импульса частотой 1 Гц к шкале времени UTC(SU) в режиме синхронизации по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS, с

Пределы допускаемой абсолютной погрешности хранения шкалы времени в автономном режиме работы за интервал времени наблюдения 1 сутки, с

Пределы допускаемой абсолютной погрешности хранения шкалы времени, вносимой устройством сервисным, за интервал времени наблюдения 1 сутки *, с

Параметры электропитания от сети переменного тока:

от 85 до 264 50 ± 1

Потребляемая мощность, В А, не более:

— устройство синхронизации времени

— устройство сервисное УС-01М *

Габаритные размеры (длина х ширина х высота), мм, не более: — устройство синхронизации времени

240 х 220 х 125

— устройство сервисное УС-01 М *

Масса, кг, не более:

— устройство синхронизации времени

— устройство сервисное УС-01М *

Рабочие условия эксплуатации:

— температура окружающего воздуха, °С

— относительная влажность при температуре воздуха 25°С, %, не более

Среднее время наработки на отказ, ч.

Средний срок службы, лет.

Примечание — * поставляется по отдельному заказу.

Знак утверждения типа

наносится типографским способом на титульный лист эксплуатационной документации и на боковую панель УСВ-Г в виде наклейки или любым технологическим способом, обеспечивающим четкое изображение знака, его стойкость к внешним воздействующим факторам, а также сохранность его изображения в течение всего установленного срока службы УСВ-Г.

Комплектность

В комплект поставки входят:

— устройство синхронизации времени по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS;

— устройство сервисное УС-01М (по заказу);

— CD-диск с программой «Синхронизатор таймера компьютера по сигналам ГЛОНАСС/GPS» (по заказу);

— вставка плавкая н5 х 20F 1 А, 2 шт.;

— ведомость эксплуатационных документов;

— руководство по эксплуатации;

Поверка

осуществляется по документу НЕКМ.426489.037 МП «Инструкция. Устройства синхронизации времени по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS УСВ-Г. Методика поверки», утвержденному первым заместителем генерального директора — заместителем по научной работе ФГУП «ВНИИФТРИ» в апреле 2015 г.

Основные средства поверки:

— радиочасы РЧ-011 (рег. № 35682-07): Задержка сигнала «1с» (на уровне 0,5 фронта сигналов), вносимая радиочасами РЧ -011 не более 10 мс;

— частотомер универсальный CNT-90 (рег. № 41567-09): диапазон измеряемых частот от 0,001 Гц до 300 МГц, пределы допускаемой относительной погрешности по частоте внутреннего опорного генератора ± 5-10-6.

Сведения о методах измерений

Устройство синхронизации времени по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS УСВ-Г. Руководство по эксплуатации НЕКМ.426479.037 РЭ.

Лист № 5 Всего листов 5

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к устройствам синхронизации времени по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS УСВ-Г

ГОСТ 8.129-2013. «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты».

Устройство синхронизации системного времени (УССВ, УССВ-2)

Устройства синхронизации системного времени Эльстер Метроника УССВ-2 является средством измерений и внесено в Госреестр РФ. Свидетельство об утверждении типа средств измерений №51405.

Устройство синхронизации системного времени предназначено для приёма и передачи в цифровом формате сигналов со спутников в целях автоматической коррекции системного времени автоматизированных систем учёта потребления (выдачи) электрической энергии и мощности (АИИС КУЭ). Устройство рассчитано на применение на объектах энергетики, промышленных предприятиях, а также в других организациях, осуществляющих самостоятельную привязку к системе точного времени.

Назначение
Устройства синхронизации системного времени УССВ-2 предназначены для приема сигналов даты, времени и шкалы времени от глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС/GРS и передачи этих данных через последовательные интерфейсы RS-485, RS -232 и USB в автоматизированные информационно-измерительные системы (АИИС), компьютер, для установки или корректировки текущих значений времени и даты в формате пакета GPRMC.

Описание
Принцип действия устройств основан на приеме информации со спутников глобальных навигационных спутниковых систем, обработке данных, преобразовании и формировании выходных данных по протоколу NMEA 0183.

Устройства на специальном выходе формируют собственную шкалу времени – последовательность секундных импульсов на выходе 1 Гц (1PPS), синхронизированных со шкалой времени U ТС(SU), применение которой может обеспечивать погрешность синхронизации УСПД до 3-х мкс.

УССВ-2 является функционально и конструктивно законченным изделием, выполненным в виде моноблока. На передней панели УССВ-2 расположены интерфейсные разъемы и индикатор режимов работы устройства. Сетевой кабель и антенный разъем расположены на задней панели.

Источники сигналов времени, которые могут использоваться для УССВ-2:

• ГЛОНАСС/GPS-приемник.

Типы устройств, которыe могут синхронизироваться от УССВ-2:

• Компьютер или сервер c операционной системой Windows;
• Устройства сбора и передачи данныx;
• Другие устройства, использующие для синхронизации и корректировки текущих значений времени и даты данные в формате пакета GPRMC протокола NMEA0183 или последовательность импульсов 1 Гц (1 PPS), синхронизированных со шкалой времени U ТС(SU).

Шкала времени сигнала 1 Гц (1PPS) синхронизирована шкалой времени U ТС(SU) c помощью ГНСС ГЛОНАСС+СРS. Частотный диапазон, принимаемых сигналов ГНСС L1:
1598,0625-1605,357 МГц ГНСС ГЛОНАСС;
1575,42 МГц ГНСС GPS.
Количество каналов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS — 32 канала.
Время прогрева УССВ-2 и захвата спутников ГНСС не более 20 минут.
Выходные данные RS -232, RS -485, USB по протоколу NMEA 0183 версия 3.01
Скорость передачи данных x по интерфейсам RS -232, RS -485, USB 4800-115200 бит/с.
Тип интерфейса USB USB 2.0 ( Full speed ) 12 Мбит/с.
Рабочие условия эксплуатации: — от минус 10 до плюс 55 °С.