1 Министерство образования и науки Санкт-Петербургский Государственный Университет Математико-механический факультет Сергей Сергеевич Смирнов Научный руководитель. - презентация

1 1 Министерство образования и науки Санкт-Петербургский Государственный Университет Математико-механический факультет Сергей Сергеевич Смирнов Научный руководитель доцент каф. астрономии СПбГУ, к.ф.-м.н. Сергей Дмитриевич Петров Служба точного времени на основе GPS/ГЛОНАСС технологий.

2 2 Цель проекта: Создание «электронной» Службы времени на базе рубидиевых стандартов частоты и времени и GPS/ГЛОНАСС- приёмников. Задачи: –Проектирование программно-аппаратного измерительного узла (NTP сервера) –Сопряжения имеющегося оборудования –Разработка программного обеспечения –Поверка, запуск в опытную эксплуатацию и введение в штатный режим работы.

3 3 Распространение точного времени Радио (ДВ и СВ)1920 – настоящее время~1мс Телевидение1970 – 2005 гг.~10 мкс GPS/ГЛОНАСС1990 – настоящее время~10 нс Internet (NTP/SNTP)1988 – настоящее время~10 нс Задачи службы времени Получение (астрономические наблюдения, сигналы GPS) Хранение (стандарт частоты и времени) Передача ( ЛВС/Internet)

4 4 Расположение узлов измерительного комплекса Служба Времени (Лаборатория астрометрии, В. О.) Пулковская обсерватория (ГАО) Математико-механический ф-т (ПУНК) Связь между узлами осуществляется через Internet

5 5 Общая схема программно-аппаратного измерительного узла Управляющий Компьютер (NTP Server) GPS/ГЛОНАСС приёмник Рубидиевый стандарт Частотомер Устройство сопряжения частотомера Internet 1pps Показания в двоично-десятичной системе счисления RS232 NTP Интервал м/д импульсами COM COM/LPT Ч1-78 Navman Jupiter 1pps RX TX 1pps 1pps Ч3-34А Плата связи и управления

6 6 GPS модули, используемые в системе Motorola M12+Navman JupiterORCAM21 GPS 12 каналов ±40 нс ±50 нс ПУНКПулково, Служба Времени мобильный GPS хронометр

7 7 Блок-схема платы связи и управления Управляющий Компьютер GPS/ГЛОНАСС приёмник MAX232 COM 1pps TX RX TTL RS232 Плата связи и управления

8 8 Стандарт частоты и времени Ч1-78 Среднеквадратическая вариация хода часов за сутки не более 0.3 мкс (паспортная величина) Частотомер электронно-счётный Ч3-34А Погрешность измерений интервалов времени 10 нс (паспортная величина)

9 9 Блок-схема устройства сопряжения частотомера с персональным компьютером PIC16F877 MAX232 IDC50 MCP23016 Ч3-34А 50 PC I2CI2C RS232 старший разряд ЦПМ УСЧ

10 10 Схема УСЧ (электрическая принципиальная)

11 11 NTP - Network Time Protocol (Сетевой протокол времени) Целью протокола является обеспечение максимально возможной точности и надежности, несмотря на значительный разброс задержек при прохождении через большое число промежуточных маршрутизаторов Протокол описывает серверы с их уровнями и механизмы взаимодействия. (RFC1305) Серверы 1 уровня – синхронизированы с эталонными шкалами (атомные часы или GPS приёмники). Всего в мире ~150, в России 4. Серверы 2 уровня – синхронизированы с серверами первого или второго уровня, имеют более низкую точность по сравнению с серверами первого уровня. Всего в мире >200, в России 6.

12 12 Текущие достижения Устройтва: –сопряжения ПК с частотомером Ч3-34А; –связи и управления с GPS-приемником Navman Jupiter 5V; –связи и управления с GPS-приемником Motorola M12+; Программное обеспечение: –Разработано встроенное программное обеспечение устройства сопряжения частотомера с персональным компьютером –Настроено программное обеспечение NTP сервера

13 13 Текущие достижения Запущен в опытную эксплуатацию на Службе времени один из узлов комплекса, проработан вопрос о размещении двух других узлов для повышения точности работы системы В Пулковской обсерватории идет сбор данных о поправках между шкалами времени GPS/ГЛОНАСС и местных водородных стандартов Определён линейный ход рубидиевого стандарта после замены на нём кварцевого генератора (относительный ход составил 5,48 мкс/сутки, что является удовлетворительной величиной) Руководство IT отдела СПбГУ обратилось с просьбой о снабжении внутренней локальной сети университете шкалой точного времени

14 14 Исследование хода рубидиевого стандарта частоты и времени