一種gps對時系統(tǒng)、方法及配電自動化終端的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種GPS對時系統(tǒng)包括GPS接收單元、主控單元、計時單元及運算處理單元，通過系統(tǒng)對處理RMC報文時間進行補償，提高GPS對時的精準度。另外，本發(fā)明提供的一種GPS對時方法，能夠補償系統(tǒng)處理GPS報文的時間延遲，進一步的提高對時時間的精準度，另外采用納秒級對時，也能滿足配電自動化終端高精度時間要求。本發(fā)明還提供了一種具有GPS對時系統(tǒng)的配電自動化終端，GPS接收單元、主控單元安裝在配電自動化終端的主板上，提高配電自動化終端GPS對時的精準度。
【專利說明】—種GPS對時系統(tǒng)、方法及配電自動化終端
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種GPS對時系統(tǒng)、方法及配電自動化終端。
【背景技術】
[0002]配電自動化終端產品DTU (Distribution Terminal Unit)主要針對城市電網(wǎng)，應用于環(huán)網(wǎng)柜、配電房、開閉所等場所，實現(xiàn)多條回路的電量采集和控制，故障檢測、定位、隔離及非故障區(qū)域恢復供電，達到減少停電，提高供電可靠性的目的。
[0003]配電自動化終端產品(DTU)對時系統(tǒng)，通過終端內置的GPS接收模塊對終端時間進行一次精確校準，校準之后依賴終端自身芯片進行時間的疊加，從而實現(xiàn)終端時間的設置。
[0004]上述對時系統(tǒng)實現(xiàn)簡單，但其在對時過程中引入全球定位系統(tǒng)GPS (GlobalPosition System)對時處理本身的誤差,這種誤差無法保證終端時鐘具備納秒級(ns)的精確度，對于普通DTU而言，毫秒級精度時鐘雖能滿足其性能要求，但是隨著DTU產品轉向故障功能的市場定位，對于故障記錄，故障分析等對時間精度的需求越來越高，顯然目前的對時方式不能滿足以上需求。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術之一的不足，提供一種對時精準的GPS對時系統(tǒng)，本發(fā)明的另一個目的還提供了一種GPS對時方法及一種具有該對時系統(tǒng)的配電自動化終端。
[0006]一種GPS對時系統(tǒng)，包括:
GPS接收單元，用于產生RMC報文和秒脈沖并發(fā)送至主控單元；
主控單元，用于接收RMC報文和秒脈沖并解析RMC報文得出發(fā)送時刻的GPS時間T2輸送至運算處理單元；
計時單元，用于在主控單元接收到秒脈沖時當前時間Tl以及在處理完RMC報文時截止時間T3，將當前時間Tl，GPS時間T2發(fā)送至運算處理單元；
運算處理單元，用于將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4，將GPS時間T2與RMC報文的處理時間T4相加計算出精確時間T5，
運算處理單元將精確時間T5發(fā)送至主控單元，主控單元利用精確時間T5完成對時。
[0007]作為一種優(yōu)選的方案，所述GPS接收單元包括用于輸出RMC報文的內置串口和用于輸出秒脈沖的輸出引腳，所述內置串口與輸出引腳分別與主控單元電連接。
[0008]作為一種優(yōu)選的方案，所述當前時間Tl、GPS時間T2、截止時間T3及精確時間T5均為納秒級。
[0009]一種GPS對時系統(tǒng)的GPS對時方法，所述GPS對時系統(tǒng)包括GPS接收單元、主控單元、計時單元以及運算處理單元，包括以下步驟:
GPS接收單元向主控單元同時發(fā)送RMC報文和秒脈沖；
主控單元接收秒脈沖并記錄接收時刻的當前時間Tl ； 主控單元處理接收到的RMC報文并提取預存的記錄RMC報文發(fā)送時刻的GPS時間T2 ； 主控單元記錄處理RMC報文完成的截止時間T3 ；
運算處理單元將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4 ；
運算處理單元將GPS時間T2與RMC報文的處理時間T4相加計算出精確時間T5 ；
運算處理單元將精確時間T5發(fā)送至主控單元，主控單元利用精確時間T5完成對時。
[0010]進一步地，具體還包括以下步驟:
主控單元利用中斷函數(shù)判斷秒脈沖是否有效，若秒脈沖有效，則記錄當前系統(tǒng)時間Tl。
[0011]進一步地，所述秒脈沖有效，秒脈沖標志位為I。
[0012]進一步地，還包括以下步驟:主控單元接收到秒脈沖調用中斷函數(shù)判斷秒脈沖標志位是否為1，若秒脈沖標志位為1，則記錄當前時間Tl并控制秒脈沖標志位為O。
[0013]進一步地，具體還包括以下步驟:
中斷函數(shù)判斷秒脈沖標志位為O時，則記錄主控單元處理完RMC報文的截止時間T3。 進一步地，具體還包括以下步驟:
中斷函數(shù)判斷秒脈沖標志位為O時，運算處理單元將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4。
[0014]進一步地，運算處理單元將精確時間T5發(fā)送至主控單元，主控單元利用精確時間T5完成對時，秒脈沖標志位為I。
[0015]一種配電自動化終端，所述配電自動化終端包括GPS對時系統(tǒng)，所述GPS對時系統(tǒng)為上述的GPS對時系統(tǒng)。
[0016]本發(fā)明提供了一種GPS對時系統(tǒng)包括GPS接收單元、主控單元、計時單元及運算處理單元，通過系統(tǒng)對處理RMC報文時間進行補償，提高GPS對時的精準度。另外，本發(fā)明提供的一種GPS對時方法，能夠補償系統(tǒng)處理GPS報文的時間延遲，進一步的提高對時時間的精準度，另外采用納秒級對時，也能滿足配電自動化終端高精度時間要求。本發(fā)明還提供了一種具有GPS對時系統(tǒng)的配電自動化終端，GPS接收單元、主控單元安裝在配電自動化終端的主板上，提高配電自動化終端GPS對時的精準度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中。
[0018]圖1是本發(fā)明一種實施例的結構示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明一種實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]如圖1，本發(fā)明提供的一種GPS對時系統(tǒng)，包括:
GPS接收單元100，用于產生RMC報文和秒脈沖并發(fā)送至主控單元200 ；
主控單元200，用于接收RMC報文和秒脈沖并解析RMC報文得出RMC報文發(fā)送時刻的GPS時間T2輸送至運算處理單元400 ； 計時單元300，用于在主控單元200接收到秒脈沖時記錄當前時間Tl以及在處理完RMC報文時記錄截止時間T3，將當前時間Tl，GPS時間T2發(fā)送至運算處理單元400 ；
運算處理單元400，用于將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4，將GPS時間T2與RMC報文的處理時間T4相加計算出精確時間T5，運算處理單元400將精確時間T5發(fā)送至主控單元200，主控單元200利用精確時間T5完成對時操作，通過利用GPS接收單元100同步發(fā)送秒脈沖和RMC報文，精確計算RMC報文處理時間，通過補償系統(tǒng)處理RMC報文滯后的時間，提高系統(tǒng)對時的準確性。
[0022]本文中所說的RMC (Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data)稱為推薦最小定位信息，RMC報文一般包括發(fā)送報文時獲取的GPS時間，GPS時間精確到納秒，包括時、分、秒、毫秒、納秒，通過處理RMC報文可以獲取發(fā)送時刻的GPS時間T2。
[0023]本文中提到的GPS接收單元100，用于接收衛(wèi)星發(fā)送的GPS時間，并將GPS時間采用RMC報文發(fā)送，另外，GPS接收單元100同步產生秒脈沖，秒脈沖和RMC報文同時發(fā)送，當主控單元200接收到秒脈沖時，主控單元200啟動中斷函數(shù)，初始時刻，秒脈沖標志位設定為1，即默認該秒脈沖有效，當檢測到秒脈沖標志位設置為1，說明該秒脈沖有效，則計時單元300記錄系統(tǒng)的當前時間Tl，否則等待秒脈沖標志位設置為I。
[0024]GPS接收單元100包括用于輸出RMC報文的內置串口和用于輸出秒脈沖的輸出引腳，所述內置串口與輸出引腳分別與主控單元200電連接，通過內置串口和輸出引腳將RMC報文和秒脈沖輸出至主控單元200，本領域技術人員應該理解。
[0025]為了更好地提高系統(tǒng)對時的精準性，所述當前時間Tl、GPS時間T2、截止時間T3及精確時間T5均為納秒級，通過采用納秒級時間提高對時精度。
[0026]本發(fā)明還提供了一種具有GPS對時系統(tǒng)的配電自動化終端，GPS接收單元100、主控單元200安裝在配電自動化終端的主板上，主控單元200采用處理器芯片，可以通過編程等形成計時單元300以及運算處理單元400，對秒脈沖和RMC報文進行處理。
[0027]本發(fā)明還提供了一種GPS對時方法，所述GPS對時系統(tǒng)包括GPS接收單元100、主控單元200、計時單元300以及運算處理單元400，包括以下步驟:
GPS接收單元100向主控單元200同時發(fā)送RMC報文和秒脈沖；
主控單元200接收秒脈沖并記錄接收時刻的當前時間Tl ；
主控單元200處理接收到的RMC報文并提取預存的記錄RMC報文發(fā)送時刻的GPS時間
T2 ；
主控單元200記錄處理RMC報文完成的截止時間T3 ；
運算處理單元400將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4 ；運算處理單元400將GPS時間T2與RMC報文的處理時間T4相加計算出精確時間T5 ；運算處理單元400將精確時間T5發(fā)送至主控單元200，主控單元200利用精確時間T5完成對時。
[0028]通過對RMC報文處理時間的補償，使得GPS對時更加準確，提高精準度。
[0029]結合圖2所示，本發(fā)明提供的一種GPS對時的方法的一種實施例，具體還包括以下步驟:
501,系統(tǒng)初始化，主控單元200設置秒脈沖標志位為1，即默認秒脈沖有效；
502,主控單元200接收到秒脈沖，中斷函數(shù)判斷脈沖標志位是否為1，即判斷秒脈沖是否有效，若秒脈沖標志位為1，執(zhí)行步驟S03，否則等待秒脈沖標志位設置為I;
S03，計時單元300記錄當前系統(tǒng)時間Tl并設置秒脈沖標志位為O ;
504,主控單元200處理接收到的RMC報文并提取RMC報文中的GPS時間T2，并將GPS時間T2輸送至運算處理單元400 ；
505,中斷函數(shù)判斷秒脈沖標志位是否為0，若秒脈沖標志位為0，執(zhí)行S06，若秒脈沖標志位不為O,等待秒脈沖標志位設置為O ;
506,計時單元300記錄主控單元200處理完RMC報文的截止時間T3，并將截止時間T3輸送至運算處理單元400 ；
S07，運算處理單元400將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間
T4 ；
S08，運算處理單元400將GPS時間T2與RMC報文的處理時間T4相加，得到精確時間T5并輸送至主控單元200 ；
S09,主控單元200將精確時間T5設置為系統(tǒng)當前時間，設置秒脈沖標志位為1，完成對時。
[0030]在步驟S05中，主控單元200處理完RMC報文是指主控單元200通過處理提取RMC報文中GPS時間T2。
[0031]利用RMC報文攜帶發(fā)送時刻的GPS時間T2，再通過接收到報文當前時間Tl和處理完報文的截止時間T3的時間差得出處理RMC報文的處理時間T4，報文的處理時間T4就是系統(tǒng)的延遲時間，會造成GPS對時的滯后性，將RMC報文的處理時間T4補償?shù)絉MC報文發(fā)送時刻的當前時間T2可以得到精準時間T5，完成對GPS對時的矯正，使得系統(tǒng)通過GPS對時更加準確。
[0032]本發(fā)明提供的一種GPS對時方法能夠補償系統(tǒng)處理GPS報文的時間延遲，進一步的提高對時時間的精準度，另外采用納秒級對時，也能滿足配電自動化終端高精度時間要求。
[0033]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求范圍之內。
【權利要求】
1.一種GPS對時系統(tǒng)，其特征在于，包括: GPS接收單元，用于產生RMC報文和秒脈沖并發(fā)送至主控單元； 主控單元，用于接收RMC報文和秒脈沖并解析RMC報文得出RMC報文發(fā)送時刻的GPS時間T2輸送至運算處理單元； 計時單元，用于在主控單元接收到秒脈沖時記錄當前時間Tl以及在處理完RMC報文時記錄截止時間T3，將當前時間Tl，截止時間T3發(fā)送至運算處理單元； 運算處理單元，用于將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4，將GPS時間T2與RMC報文的處理時間T4相加計算出精確時間T5 ； 運算處理單元將精確時間T5發(fā)送至主控單元，主控單元利用精確時間T5完成對時。
2.根據(jù)權利要求1所述的GPS對時系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS接收單元包括用于輸出RMC報文的內置串口和用于輸出秒脈沖的輸出引腳，所述內置串口與輸出引腳分別與主控單元電連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的GPS對時系統(tǒng)，其特征在于，所述當前時間Tl、GPS時間T2、截止時間T3及精確時間T5均為納秒級。
4.一種GPS對時系統(tǒng)的GPS對時方法，所述GPS對時系統(tǒng)包括GPS接收單元、主控單元、計時單元以及運算處理單元，其特征在于，所述GPS對時方法包括以下步驟: GPS接收單元向主控單元同時發(fā)送RMC報文和秒脈沖； 主控單元接收秒脈沖并記錄接收時刻的當前時間Tl ； 主控單元處理接收到的RMC報文并提取預存的記錄RMC報文發(fā)送時刻的GPS時間T2 ； 主控單元記錄處理RMC報文完成的截止時間T3 ； 運算處理單元將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4 ； 運算處理單元將GPS時間T2與RMC報文的處理時間T4相加計算出精確時間T5 ； 運算處理單元將精確時間T5發(fā)送至主控單元，主控單元利用精確時間T5完成對時。
5.根據(jù)權利要求4所述GPS對時系統(tǒng)的GPS對時方法，其特征在于，所述步驟主控單元接收秒脈沖并記錄接收時刻的當前時間Tl，具體還包括以下步驟: 主控單元利用中斷函數(shù)判斷秒脈沖是否有效，若秒脈沖有效，則記錄當前時間Tl。
6.根據(jù)權利要求5所述GPS對時系統(tǒng)的GPS對時方法，其特征在于，所述步驟主控單元接收秒脈沖并記錄接收時刻的當前時間Tl，具體還包括以下步驟:主控單元接收到秒脈沖調用中斷函數(shù)判斷秒脈沖標志位是否為1，若秒脈沖標志位為1，則記錄當前時間Tl并控制秒脈沖標志位為O。
7.根據(jù)權利要求6所述GPS對時系統(tǒng)的GPS對時方法，其特征在于，所述主控單元記錄處理RMC報文完成的截止時間T3，具體還包括以下步驟: 中斷函數(shù)判斷秒脈沖標志位為O時，則主控單元記錄處理完RMC報文的截止時間T3。
8.根據(jù)權利要求7所述GPS對時系統(tǒng)的GPS對時方法，其特征在于，所述運算處理單元將截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4，具體還包括以下步驟: 中斷函數(shù)判斷秒脈沖標志位為O時，運算處理單元將得到的截止時間T3與當前時間Tl作差得出RMC報文的處理時間T4，。
9.根據(jù)權利要求8所述GPS對時系統(tǒng)的GPS對時方法，其特征在于，主控單元利用精確時間T5完成對時，控制秒脈沖標志位標記為I。
10.一種配電自動化終端，所述配電自動化終端包括GPS對時系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS對時系統(tǒng)為權利 要求1-3任意一項所述的GPS對時系統(tǒng)。
【文檔編號】G04R20/04GK103760763SQ201310733958
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權日:2013年12月27日
【發(fā)明者】張卓陽 申請人:航天科工深圳（集團）有限公司