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

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.

Технические характеристики

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.

Математика определения координат по СРНС

Как GPS/Глонасс навигатор на вашем смартфоне определяет местоположение с такой точностью с помощью системы радионавигационной связи (СРНС)? Чтобы понять принцип расчетов нужно вспомнить стереометрию и алгебру в пределах старших классов средней, или физмат школы.

Каждый спутник сообщает приемнику точное время. На спутнике установлены атомные часы и поэтому им можно верить. Зная скорость света нетрудно определить радиус сферы на поверхности которой находится спутник. Это же сфера соприкасаясь с Землей образует круг, на котором находится GPS / Глонасс приемник.

Когда сигнал приходит с двух спутников, мы уже имеем пересечение Земли и двух сфер, что дает лишь две точки на круге. Сфера третьего спутника в идеале должна попасть в одну из этих двух точек, окончательно определив координаты приемника.

В принципе даже с двух спутников по косвенным признакам можно понять, какая из двух точек ближе к истине и современные алгоритмы навигационного программного обеспечения могут справиться с такой задачей. Зачем же тогда нам нужен четвертый спутник?

Определение местоположения с помощью спутниковой группировки.

Нетрудно заметить, что в этой идеализированной картине есть много нюансов, от которых зависит точность расчетов. Время на приёмнике, пожалуй самый очевидный источник погрешностей. Для того, чтобы все заработало как надо время GPS / Глонасс приёмника должны быть синхронизированы со временем спутника. Без этого погрешность составила бы ∓ 100 тыс. км.

Из формулы скорости, времени и расстояния S = v*t получаем базовое уравнение для передачи сигнала СРНС. Расстояние до спутника равно произведению скорости света на разницу времени на спутнике и приёмнике.

Главным образом это происходит вследствие того, что даже после всех синхронизаций время на приёмнике tпр мы знаем с достаточной степенью точности. Между истинным временем и tпр всегда будет существовать Δt, из-за которой погрешность вычислений становится неприемлема. Вот почему нужен четвертый спутник.

Для более ясного математического обоснования необходимости четырех спутников построим систему уравнений.

Для определения четырех неизвестных x, y, z, и Δt необходимо, чтобы число наблюдений равнялось или было больше, чем число неизвестных. Это необходимое, но недостаточное условие. Если матрица нормальных уравнений окажется вырожденной, у системы уравнений не будет решения.

Не стоит также забывать про Специальную Теорию Относительности и релятивистские эффекты с замедлением времени на спутниковых атомных часах относительно наземных.

Если считать, что спутник движется по орбите со скоростью 14 тыс. км./ч., то получаем замедление времени около 7 μс (микросекунд). С другой стороны действуют релятивистские эффекты Общей Теории Относительности.

Дело вот в чем, спутники на орбитах находятся на большом расстоянии от Земли, где кривизна пространственно-временного континуума меньше, чем на земной поверхности из-за массы Земли. Согласно ОТО ход часов, расположенных ближе к массивному объекту, будет казаться медленнее, чем тех, что находятся дальше от него.

• G — гравитационная постоянная;
• M — масса объекта, в данном случае Земли;
• r — расстояние от центра Земли до спутника;
• c — скорость света.

В прикладных задачах определения местоположения с помощью СРНС следует также принять во внимание ионосферные и тропосферные задержки. Помимо того, корректировки 46 ns связаны c эксцентричностью 0.02 орбиты спутников GPS.

Возможность получать сигналы одновременно более чем с четырех спутников GPS / ГЛОНАСС позволяет еще больше увеличить точность определения координат приёмника. Это достигается за счет того, что навигатор решает систему их четырех уравнений с четырьмя неизвестными число раз и берет среднее значение, повышая точность итоговой оценки согласно законам математической статистики.

Базовая платформа с модулем расширения 1 (6 портов Ethernet)

Три дополнительных сервера времени (Eth4 — Eth6).
Характеристики портов Eth2 — Eth6:

• «Медные»: Ethernet 10/ (разъем RJ45).
• Оптические: Ethernet (многомодовое волокно, разъем ST).
• Точность синхронизации: <100 нс относительно UTC (NTP/SNTP/PTP).
• Поддержка PRP на двух парах портов (Eth2 и Eth3, Eth5 и Eth6).

Доставка по Москве и Московской области

Осуществляется нашей курьерской службой по рабочим дням с 11 до 18 часов. Дата и время доставки согласовываются с Вами заранее.
Водитель не осуществляет подъем товара на этаж, а также не производит проверку оборудования.

Стоимость доставки

— 600 рублей в пределах МКАД + 20 рублей / километр за МКАД.

— БЕСПЛАТНО при сумме заказа более 70 тысяч рублей + 20 рублей / километр за МКАД.

— Условия доставки крупногабаритного груза уточняйте у менеджеров по продажам.

2013: Назначение, режимы и условия применения TimeVisor

По информации на апрель 2013 года программно-аппаратный комплекс Сервер единого времени TimeVisor предназначен для обеспечения высокоточной синхронизации времени абонентов сети, входящих в состав системы. Источником точного времени UTC (Universal Time Corrected – универсальное мировое время по Гринвичу) – являются приемники систем или GPS/ГЛОНАСС (модификация TimeVisor2), совмещенные с активной антенной. Приемник имеет пыле- и влагозащищенный корпус и размещается вне помещения, под открытым небом.

ГЛОНАСС/GPS-приемник Сервера единого времени TimeVisor имеет:

• промышленное исполнение
• высокую степень пыле- и влагозащиты
• расширенный диапазон рабочих температур (от –40˚С до +60 ˚С).

Требования к размещению

ГЛОНАСС/GPS-приемник должен располагаться вне помещения, на открытом пространстве.

Сервер единого времени TimeVisor поддерживает работу в двух режимах:

• «широковещательный» режим
• «клиент-серверный» режим.

Наличие точного единого времени обеспечивает четкую синхронизацию различных транзакций в сети, целостность распределенных хранилищ данных, увеличивает защищенность от незаконного проникновения и т.д. Использование Сервера единого времени TimeVisor позволяет избежать многих проблем, связанных с неточным временем.

Информационные системы, в которых необходимо наличие точного единого времени: