ЖУРНАЛ СТА 3/2013

62 СТА 3/2013 РАЗРАБОТКИ КОСМОНАВТИКА www.cta.ru О ПИСАНИЕ РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧИ Открытое акционерное общество «Научно-инженерный центр электро- технического университета» (ОАО «НИЦ ЭТУ»), входящее в научно-про- изводственную корпорацию «Системы прецизионного приборостроения», на протяжении более чем 20 лет занима- ется разработкой и производством ап- паратно-программных комплексов сбора и обработки измерительной ин- формации для различных применений. Одной из актуальных задач, возни- кающих в распределённых измери- тельных и управляющих системах, яв- ляется синхронизация времени между узлами вычислительной сети и точная привязка результатов измерений к еди- ному времени. Особую значимость эта задача получает в ракетно-космиче- ской отрасли, где производится слеже- ние за орбитальными объектами. Вы- сокие скорости этих объектов приво- дят к значительной ошибке определе- ния их координат при нарушении точ- ной привязки к единой шкале времени. Так, для объекта, движущегося с пер- вой космической скоростью, ошибка определения времени в 1 мс равнознач- на ошибке определения координаты в 7,9 м. В интересах Российского космиче- ского агентства и Войск воздушно-кос- мической обороны нами были разрабо- таны и изготавливаются аппаратно- программный комплекс (АПК) сервера единого времени и построенные на его основе модульные системы привязки параметров к единому времени. АПК сервера единого времени пред- назначен для совместной работы с внешним источником синхронизации времени. Таким источником может яв- ляться, например, атомный эталон ча- стоты системы единого времени (СЕВ), формирующий минутные метки дек- ретного московского времени, или ап- паратура потребителя космической на- вигационной системы ГЛОНАСС/GPS. К этому единому источнику синхрони- зации привязывается компьютерное время в локальной вычислительной се- ти и измерения, выполняемые внешни- ми датчиками. Ф УНКЦИИ ИЗДЕЛИЯ АПК получает на вход опорные мет- ки времени от источника синхрониза- ции. Эти метки времени используются для привязки и коррекции хода внут- реннего термостатированного кварце- вого генератора, входящего в состав АПК. На вход изделия поступают также результаты измерений в известном про- токоле по одному из интерфейсов, под- держиваемых сменными интерфейсны- ми модулями (например, с интерфейса- ми CAN, RS-422, RS-232). Эти резуль- таты измерений привязываются изде- лием к текущему времени и в таком ви- де рассылаются потребителям. Поскольку существует задержка между фактическим выполнением из- мерения и получением измеренных данных нашим аппаратно-программ- ным комплексом, необходимо пред- принимать определённые действия для компенсации этой задержки с целью более точной временно ' й привязки ре- зультата измерений. Простейшим спо- собом является расчёт или измерение временно ' го интервала передачи ин- формации между датчиком и реги- стром привязки АПК и последующий вычет этого интервала из получаемых значений времени. Данный способ, однако, имеет значительную методиче- скую погрешность (обычно порядка 10–100 мкс) в связи с асинхронным ха- рактером цифровых протоколов пере- дачи информации от датчика к аппара- туре привязки. Для увеличения точности привязки используется метод синхронного вы- полнения измерений. В этом случае датчик сам независимо тактируется сигналом единого времени. Таким об- разом датчик может фиксировать из- мерение, например, в начале каждой целой миллисекунды СЕВ. Задачей АПК при этом является идентифика- ция номера периода сигнала СЕВ (в примере – номера миллисекунды), фазовая задержка измерения внутри которого предопределена свойствами датчика. Такой метод позволяет до- стичь в существующем комплексе обо- рудования погрешности привязки из- мерений до 1 мкс. АПК имеет на выходе интерфейс Ethernet, позволяющий потребителям в локальной сети получать привязанные ко времени измерения и пакеты с мет- ками времени в собственном протоко- ле с использованием пакетов UDP в се- ти TCP/IP, а также синхронизировать с изделием машинные часы остальных компьютеров, используя стандартный протокол NTP, который штатно под- Контроллеры привязки измеряемых параметров к единому времени Вадим Румянцев, Олег Сиверский, Владимир Соколовский, Александр Яковлев В статье рассматривается опыт разработки аппаратно-программного комплекса сервера единого времени на базе процессорного модуля FASTWEL CPC30401/LNX. Описываются назначение, структурная схема, принципы работы изделия, особенности функционирования процессорного модуля. © СТА-ПРЕСС