[发明专利]基于卫星授时模块输出信号仿真的时间同步设备检测方法

摘要

本发明提供一种基于卫星授时模块输出信号仿真的时间同步设备检测方法，以标准时间同步信号的断面时刻及其时间信息为基准，采取脉冲信号时频特性控制和导航报文信号及其信息模拟的方式，通过控制仿真授时信号相对于标准时间同步信号的同步、异步特性，模拟卫星信号正常、异常状况下卫星授时模块信号输出，检测被检时间同步设备在接入多路时间同步信号且以仿真信号为主选信号环境下保障授时信号输出稳定性、正确性的能力。该方法相较采用卫星信号转发与迟延控制的仿真检测方式，更易定量评价时间同步设备抵御卫星信号射频干扰与伪卫星授时欺骗的防控能力。

主权项

1.一种基于卫星授时模块输出信号仿真的时间同步设备检测方法，其特征在于：用到时间同步信号测试仪(1)、可控时标频率源(2)、时间同步设备(3)、示波器(4)、第一卫星天线(5)、第二卫星天线(6)、第三卫星天线(7)，在时间同步设备(3)内部断开第一授时信号输入电路(31)的频率脉冲信号输出口(311)至时钟信号处理电路(35)的第一频率脉冲信号输入口(351)的连接、断开第一授时信号输入电路(31)的导航报文信号输出口(312)至时钟信号处理电路(35)的第一导航报文信号输入口(352)的连接，时间同步信号测试仪(1)的标准秒脉冲信号输出口(11)连接至示波器(4)的第六通道输入口(46)，时间同步信号测试仪(1)的标准IRIG-B信号输出口(12)分别连接至可控时标频率源(2)的IRIG-B信号输入口(24)、时间同步设备(3)的第三授时信号输入电路(33)的IRIG-B信号输入口(330)、示波器(4)的第五通道输入口(45)，可控时标频率源(2)的频率脉冲信号输出口(21)分别连接至时间同步设备(3)的时钟信号处理电路(35)的第一频率脉冲信号输入口(351)、示波器(4)的第一通道输入口(41)，可控时标频率源(2)的导航报文信号输出口(22)分别连接至时间同步设备(3)的时钟信号处理电路(35)的第一导航报文信号输入口(352)、示波器(4)的第二通道输入口(42)，可控时标频率源(2)的定时标记脉冲信号输出口(23)连接至示波器(4)的第三通道输入口(43)，时间同步设备(3)的授时信号输出电路(34)的IRIG-B信号输出口(340)分别连接至时间同步信号测试仪(1)的外部IRIG-B信号输入口(13)、示波器(4)的第四通道输入口(44)，第一卫星天线(5)接入至时间同步设备(3)的第一授时信号输入电路(31)的卫星天线接口(310)，第二卫星天线(6)接入至时间同步设备(3)的第二授时信号输入电路(32)的卫星天线接口(320)，第三卫星天线(7)接入至时间同步信号测试仪(1)的卫星天线接口(10)；/n所测试的仿真信号时间同步仿真模式的频率脉冲信号上升沿的时间偏差δ、卫星导航报文帧信号的时间信息值Tr以及时间同步设备的IRIG-B被检信号起始沿的时间偏差γ、IRIG-B被检信号携带的时间信息值Tt，及所测试的仿真信号时间异步仿真模式的频率脉冲信号上升沿的时间偏差δn、卫星导航报文帧信号的时间信息值Trn以及时间同步设备的IRIG-B被检信号起始沿的时间偏差γn、IRIG-B被检信号携带的时间信息值Ttn，经过以下步骤检出：/n步骤101：在时间同步信号测试仪(1)的人机接口(18)，设置工作状态与时间同步信号测试仪(1)的卫星天线接口(10)的输入信号时间同步，启动时间同步信号测试仪(1)的标准秒脉冲信号输出口(11)输出标准秒脉冲信号(1PPS)、时间同步信号测试仪(1)的标准IRIG-B信号输出口(12)输出标准IRIG-B时间同步信号(BSS)，显示时间同步信号测试仪(1)的外部IRIG-B信号输入口(13)输入信号异常；/n步骤102：在可控时标频率源(2)的人机接口(28)配置“时间同步仿真模式参数”：设置可控时标频率源(2)与IRIG-B信号输入口(24)输入的BSS信号时间同步，设置可控时标频率源(2)的频率脉冲信号输出口(21)输出的频率脉冲信号(1PPC)的上升沿时刻(t’)与IRIG-B信号输入口(24)输入的BSS的秒时域起始沿时刻(t)时间同步且1PPC信号周期(S’)、1PPC信号频率(f’)与1PPS信号周期(S)和1PPS信号频率(f)相同为“S’＝S＝1sec，f’＝f＝1/S＝1Hz”，设置用于控制可控时标频率源(2)的导航报文信号输出口(22)输出的滞后于t’时刻并携带了表述该t’时刻时间信息的卫星导航报文帧信号(NS)的起始时刻(tn)滞后于超前其的t’的间隔时间参数(β)值为“β＝β≈(tn-t’)”且NS的时间信息值(Tr)与t的BSS携带的时间信息值(Tb)相同为“Tr＝Tb”；/n步骤103：在可控时标频率源(2)的人机接口(28)启动“时间同步仿真模式参数”，控制频率脉冲信号输出口(21)输出1PPC信号、导航报文信号输出口(22)输出NS信号；/n步骤104：在时间同步设备(3)的人机接口(38)，设置时间同步设备(3)的时钟信号处理电路(35)的“授时输入信号优先级”顺序为“第一频率脉冲信号输入口(351)和第一导航报文信号输入口(352)”、“第二频率脉冲信号输入口(353)和第二导航报文信号输入口(354)”、“第三频率脉冲信号输入口(355)和第三导航报文信号输入口(356)”，启动时间同步设备(3)的授时信号输出电路(34)的IRIG-B信号输出口(340)输出IRIG-B被检信号(BTS)，显示“IRIG-B信号输出口(340)与第一频率脉冲信号输入口(351)和第一导航报文信号输入口(352)时间同步”；/n步骤105：在示波器(4)的人机接口(48)，设置示波器(4)的第一通道输入口(41)、第二通道输入口(42)、第三通道输入口(43)、第四通道输入口(44)、第五通道输入口(45)、第六通道输入口(46)的监视参数且输入信号状态显示正常；/n步骤106：在时间同步信号测试仪(1)的人机接口(18)检查，显示由外部IRIG-B信号输入口(13)输入的BTS相对于标准IRIG-B信号输出口(12)输出的BSS的起始沿时间偏差(γ)应“属于”(∈)已知的允许误差时间数值范围“Δ”为“γ∈Δ”且BTS携带的时间信息值(Tt)应与Tb相同为“Tt＝Tb”；/n步骤107：设备设置与检测准备工作完毕；/n步骤201：在示波器(4)的人机接口(48)，显示第一通道输入口(41)输入的1PPC信号频率f’应为“f’≈1Hz”且应在“Δ”范围为“f’∈[1/(1+Δ)]”，设置显示记录域且由第六通道输入口(46)输入的标准秒脉冲信号1PPS的上升沿时刻(t)锁定并启动等待t；/n步骤202：时间同步信号测试仪(1)的标准秒脉冲信号输出口(11)输出至第六通道输入口(46)的1PPS的上升沿时刻t锁定示波器(4)的人机接口(48)的显示记录域；/n步骤203：在示波器(4)的人机接口(48)，由第六通道输入口(46)输入的1PPS的上升沿t可辨识出第一通道输入口(41)输入的频率脉冲信号1PPC的上升沿时刻t’，由t和允许误差时间数值范围“Δ”应可辨识出第四通道输入口(44)输入的IRIG-B被检信号BTS的起始沿时刻t”，由t’和“时间同步仿真模式参数”配置的间隔时间参数值“β≈(tn-t’)”应可辨识出第二通道输入口(42)输入的卫星导航报文帧信号NS的起始时刻tn并可解码得NS的时间信息值Tr为“Tr”，由t也为标准IRIG-B时间同步信号BSS的秒时域起始沿时刻可识别和解码得第五通道输入口(45)输入的标准IRIG-B时间同步信号BSS携带的时间信息值Tb为“Tb”，由t”可辨识并解码得第四通道输入口(44)输入的BST携带的时间信息值Tt为“Tt”；/n步骤204：应检测得可控时标频率源(2)的“时间同步仿真模式参数”运行时的1PPC上升沿t’与标准秒脉冲信号1PPS的上升沿时刻t的时间偏差(δ)值应在“Δ”范围内为“δ＝(t’-t)∈Δ”、IRIG-B被检信号BTS的起始沿时刻t”与标准IRIG-B时间同步信号BSS的秒时域起始沿时刻t的时间偏差(γ)值应在“Δ”范围内为“γ＝(t”-t)∈Δ”且应得到由t时刻检测并解码出的“Tr”、“Tt”、“Tb”应为“Tr＝Tt＝Tb”；/n步骤205：δ、γ、Tr、Tt检测完毕；/n步骤301：在可控时标频率源(2)的人机接口(28)配置“时间异步仿真模式参数”：设置可控时标频率源(2)由时间同步仿真模式切换至时间异步仿真模式时所对应的某个1PPS的上升沿t的切换时刻(t0)起始时的1PPC输出计数器(N)的值为自然数(n)为“n＝0”，设置由t0起始时的频率脉冲信号输出口(21)输出的频率脉冲信号1PPC的相对当前的1PPC信号周期S’和1PPC信号频率f’的时频偏移控制参量(α)值为“α”的S’为“S’＝(S’+α)＝(1+α)”、f’为“f’＝1/S’＝1/(1+α)”且“α”可以为“不属于”