京准电钟:电力安全卫士——时空安全防护隔离装置
京准电钟:电力安全卫士——时空安全防护隔离装置
京准电钟:电力安全卫士——时空安全防护隔离装置
京准电子科技官微——ahjzsz
1、主要特点
★信号加固功能:
GPS/BDS单系统信号拒止情况下(包含受到GPS L1欺骗干扰、GPS L1压制干扰、BDS B1欺骗干扰、BDS B1压制干扰),能够继续保持安全信号正常输出,信号精度≤100ns;
当所有卫星导航信号全都被拒止的条件下,提供安全信号输出,信号精度≤500ns,维持时间≥1小时。
★设备安全功能:
支持天线的开路、短路检测,保证设备使用安全;
★安全隔离功能:
具备GPS、BDS信号隔离功能,可及时对干扰信号(GPS L1欺骗干扰、GPS L1压制干扰、BDS B1欺骗干扰、BDS B1压制干扰等)进行隔离,不影响授时系统安全。
★抗干扰防欺骗功能:
具备抗压制干扰和欺骗干扰,可对欺骗干扰信号进行有效检测与识别。
★监测功能:
卫星信号实时监测——全天候监测所接收的卫星导航信号质量,分析其授时服务完好性和可用性;
信号异常及时告警——导航卫星不可用(如国家区域保护、GPS服务关闭等)、质量降低(如干扰等)时,以指示灯和标准数据方式给出告警;
授时精度实时监测——可外接1PPS输入,对输入信号及卫星授时信号精度进行比对监测。
具备可视化监控界面——可对设备工况进行实时显示,并将异常情况以日志形势进行上报,支持按照电力标准协议进行上报
设备具备液晶显示屏——可显示设备工况、生成信号监测,卫星信号监测等情况
2、主要功能
卫星接收功能:BDS B1I、GPS L1CA;
干扰检测及告警:检测到底噪提高后及时告警;
欺骗检测及告警:判断、识别欺骗信号并告警;
馈线检测及告警:实时检测馈线是否存在开路、短路及损耗过大等异常情况并发出告警;
馈线短路保护功能:馈线长期处于短路状态时,不损坏设备内部器件;
退出无碍:失电或故障时,卫星信号正常通过,不影响后级设备运行;
无缝转换:生成信号可实现输入GPS信号、输出BDS信号或输入BDS信号、输出GPS信号的无缝转换,原授时系统无感知;
同步保持:生成信号可对天与真实导航信号保持同步,为后端设备提供高精度授时信号;
拒止维持:卫星导航信号拒止时,自主为现有BDS/GPS授时系统提供不中断的授时服务;
频点隔离:及时将欺骗、干扰信号(GPS欺骗、GPS压制干扰、BDS欺骗、BDS压制干扰等)隔离,保证生成信号不受影响;
远程监控:远程 Web 界面监控设备工作状态,设置工作参数;
告警指示:指示灯包括电源状态指示、授时状态指示、PPS状态指示、北斗天线故障指示、北斗信号通断指示、北斗信号生成状态指示、北斗信号干扰指示、北斗信号欺骗指示、GPS天线故障指示、GPS信号通断指示、GPS信号生成状态指示、GPS信号干扰指示、GPS信号欺骗指示;
告警接点控制:通过干接点输出装置失电告警、装置输入信号/模块异常告警、输出BDS信号状态、输出GPS信号状态;
3、主要指标
工作频段:接收/输出频段BDS+GPS
授时精度:100ns
告警时间:小于10s
告警解除时间:小于30s
维持能力:≤500ns@6小时
信号功率:-130dBm至-70dBm
工作温度:-30℃至+70℃(主机室内安装)
供电电压:双电源供电,AC/DC 220V
4、设备接口
卫星信号输入:2路BNC
安全信号输出:2路BNC
1PPS时间输出:1路BNC
10MHz输出:1路BNC
管理接口:RJ45网口
调试接口:具备独立的CONSOLE及RJ45调试接口;
设备尺寸:19寸机箱,1U
重量:≤5kg
功耗:≤40W
卫星时钟信号安全隔离装置
1、主要特点
★信号加固功能:
GPS/BDS单系统信号拒止情况下(包含受到GPS L1欺骗干扰、GPS L1压制干扰、BDS B1欺骗干扰、BDS B1压制干扰),能够继续保持安全信号正常输出,信号精度≤100ns;
当所有卫星导航信号全都被拒止的条件下,提供安全信号输出,信号精度≤500ns,维持时间≥1小时。
★设备安全功能:
支持天线的开路、短路检测,保证设备使用安全;
★安全隔离功能:
具备GPS、BDS信号隔离功能,可及时对干扰信号(GPS L1欺骗干扰、GPS L1压制干扰、BDS B1欺骗干扰、BDS B1压制干扰等)进行隔离,不影响授时系统安全。
★抗干扰防欺骗功能:
具备抗压制干扰和欺骗干扰,可对欺骗干扰信号进行有效检测与识别。
★监测功能:
卫星信号实时监测——全天候监测所接收的卫星导航信号质量,分析其授时服务完好性和可用性;
信号异常及时告警——导航卫星不可用(如国家区域保护、GPS服务关闭等)、质量降低(如干扰等)时,以指示灯和标准数据方式给出告警;
授时精度实时监测——可外接1PPS输入,对输入信号及卫星授时信号精度进行比对监测。
具备可视化监控界面——可对设备工况进行实时显示,并将异常情况以日志形势进行上报,支持按照电力标准协议进行上报
设备具备液晶显示屏——可显示设备工况、生成信号监测,卫星信号监测等情况
2、主要功能
卫星接收功能:BDS B1I、GPS L1CA;
干扰检测及告警:检测到底噪提高后及时告警;
欺骗检测及告警:判断、识别欺骗信号并告警;
馈线检测及告警:实时检测馈线是否存在开路、短路及损耗过大等异常情况并发出告警;
馈线短路保护功能:馈线长期处于短路状态时,不损坏设备内部器件;
退出无碍:失电或故障时,卫星信号正常通过,不影响后级设备运行;
无缝转换:生成信号可实现输入GPS信号、输出BDS信号或输入BDS信号、输出GPS信号的无缝转换,原授时系统无感知;
同步保持:生成信号可对天与真实导航信号保持同步,为后端设备提供高精度授时信号;
拒止维持:卫星导航信号拒止时,自主为现有BDS/GPS授时系统提供不中断的授时服务;
频点隔离:及时将欺骗、干扰信号(GPS欺骗、GPS压制干扰、BDS欺骗、BDS压制干扰等)隔离,保证生成信号不受影响;
远程监控:远程 Web 界面监控设备工作状态,设置工作参数;
告警指示:指示灯包括电源状态指示、授时状态指示、PPS状态指示、北斗天线故障指示、北斗信号通断指示、北斗信号生成状态指示、北斗信号干扰指示、北斗信号欺骗指示、GPS天线故障指示、GPS信号通断指示、GPS信号生成状态指示、GPS信号干扰指示、GPS信号欺骗指示;
告警接点控制:通过干接点输出装置失电告警、装置输入信号/模块异常告警、输出BDS信号状态、输出GPS信号状态;
3、主要指标
工作频段:接收/输出频段BDS+GPS
授时精度:100ns
告警时间:小于10s
告警解除时间:小于30s
维持能力:≤500ns@6小时
信号功率:-130dBm至-70dBm
工作温度:-30℃至+70℃(主机室内安装)
供电电压:双电源供电,AC/DC 220V
4、设备接口
卫星信号输入:2路BNC
安全信号输出:2路BNC
1PPS时间输出:1路BNC
10MHz输出:1路BNC
管理接口:RJ45网口
调试接口:具备独立的CONSOLE及RJ45调试接口;
设备尺寸:19寸机箱,1U
重量:≤5kg
功耗:≤40W
5、设备详细介绍
6.1接口
6.1.1显示屏
1)第一页说明
图2 显示屏第一页
第一行显示北京时间;
第二行显示天线1的电流检测和状态,天线状态见表2,射频输出通断状态见表3;
第三行显示天线2的电流检测和状态,天线状态见表2,射频输出通断状态见表3;
第四行显示BDS和GPS的可用卫星数目,以及告警状态,告警状态见表4。
表2 天线状态
序号 |
状态 |
定义 |
1 |
normal |
正常 |
2 |
open |
开路 |
3 |
short |
短路 |
表3 射频输出通断状态
序号 |
状态 |
定义 |
1 |
on |
连通 |
2 |
off |
关断 |
表4 导航信号告警状态
序号 |
状态 |
定义 |
1 |
NS |
未捕获到卫星 |
2 |
AT |
正常 |
3 |
SP |
欺骗 |
4 |
JM |
干扰 |
5 |
SJ |
欺骗+干扰 |
2)第二页说明
图3 显示屏第二页
第一行显示北京时间;
第二行显示原子钟的状态,详情见授时设备状态(表5,标准产品不配备原子钟);
第三行显示恒温晶振的状态,详情见授时设备状态(表5);
第四行显示pps授时误差,授时模块与恒温晶振本身的pps偏差,拒止维持守时阶段该值无效。
表5 授时设备状态
序号 |
状态 |
定义 |
1 |
offline |
未检测到设备 |
2 |
undo |
未授时 |
3 |
syncing(首次开机时) |
驯服中 |
4 |
syncing(卫星信号恢复正常后) |
浅驯服 |
5 |
synced(首次开机驯服完成后) |
同步保持 |
6 |
synced(拒止维持恢复到同步保持状态) |
深驯服 |
7 |
time-keeping |
拒止维持 |
8 |
warning |
设备由拒止维持恢复到同步保持状态前,若再次出现信号被全部拒止情况,则设备会出现warning状态。warning状态下的设备处于拒止维持状态,安全信号输出不受影响,且可以在信号拒止情况消失后自动恢复。该状态仅对短时间内多次信号拒止情况做出风险提示,提醒用户排查异常干扰情况,不代表设备信号输出或工作模式出现异常。 |
3)第三页说明
图4 显示屏第三页
第一行显示北京时间;
第二行显示授时设备软件版本号;
第三行显示授时设备IP;
第四行显示授时设备主芯片温度。
6.1.2指示灯
图5 指示灯
指示灯详细状态指示如下表6所示。
表6 指示灯状态
指示灯 |
灯光状态 |
指示状态 |
授时 |
红灯常亮 |
未授时 |
绿灯常亮 |
GNSS模块完成授时 |
|
1PPS |
红灯常亮 |
首次开机时:正在初始化 |
信号拒止情况恢复后:设备已恢复到同步保持状态,信号输出正常,晶振处于浅驯服状态 |
||
绿灯闪烁 |
恒温晶振/原子钟守时中,有安全信号和1PPS输出 |
|
绿灯常亮 |
恒温晶振/原子钟驯服完成,有安全信号1PPS输出 |
|
天线 |
红灯常亮 |
卫星导航天线开路/短路告警 |
绿灯常亮 |
卫星导航天线工作正常 |
|
通断 (仅在通断模式下启用) |
红灯常亮 |
卫星导航信号输出关断 |
绿灯常亮 |
卫星导航信号输出连通 |
|
灯熄灭 |
切换到生成信号输出 |
|
生成 |
红灯常亮 |
生成信号未输出 |
BDS绿灯常亮 |
生成信号正在输出 |
|
灯熄灭 |
切换到卫星导航信号通断模式 |
|
干扰 |
红灯常亮 |
干扰告警 |
灯熄灭 |
无干扰告警 |
|
欺骗 |
红灯常亮 |
欺骗告警 |
灯熄灭 |
无欺骗告警 |
6.1.3 装置接口
1)前面板
图6 前面板
NTP口作用同Console口,只是接口类型上的区别。ETH0口为网口,出厂默认IP为:192.168.42.120,还可以作为NTP Server实现网络授时,可根据用户需求开放此功能。
Console口是串口格式,波特率115200,数据位8bits,停止位1bit,校验位无;目前主要用于设备调试。
2)后面板
图7 后面板
(1) 干接点接口
干接点接口两个一组,一共四组,从左到右分别是电源PWR、告警ALM、BDS状态和GPS状态。每组干接点状态断开表示正常,闭合表示异常告警。常闭接点,额定电压50V,额定功率25W。
干接点 |
状态 |
PWR |
电源失电告警常闭接点 |
ALM |
整机、模块、天线检测等异常告警常闭接点 |
BDS |
北斗信号监测异常、不可用、干扰、欺骗等异常告警常闭接点 |
GPS |
GPS信号监测异常、不可用、干扰、欺骗等异常告警常闭接点 |
(2) ETH1接口
ETH1用于程序升级和防欺骗参数控制,出厂默认IP为:192.168.42.100。
(3) ETH2接口
保留网口,根据用户需求开发特殊功能。
(4) 1PPS接口
输出1PPS秒脉冲信号,默认脉宽100ms,上升沿有效,TTL电平。
(5) 10MHz接口
输出10MHz时钟正弦波信号。
(6) BDS输出和GPS输出接口
默认情况下BDS输出接口输出BDS安全信号,GPS输出接口GPS安全信号,可通过web界面控制安全信号输出为BDS、GPS或BDS+GPS混合信号三种模式。另外,在通断模式下啊,BDS输出、GPS输出接口也可以作为信号直连转发接口,在欺骗干扰存在时对相应接口信号进行阻断。
(7) BDS输入和GPS输入接口
支持双天线、单天线两种工作模式,双天线情况下BDS输入接口和GPS输入接口分别为BDS天线输入和GPS天线输入;单天线工作模式下,可接入BDS输入接口,同时对BDS、GPS双系统信号进行保护。
(8) 常用电源和备用电源接口
常用电源和备用电源为冗余热备,每个电源都是交流、直流自适应、110V/220V自适应。
(9) 接地端子
接地端子为直流接口,可通过接地M3螺钉,压环,接入机柜地线。
6.2 安装说明
6.2.1导航天线安装位置要求
图8 导航天线安装示意图
1) 导航天线应安装在室外开阔的位置上,保证周围较大的遮挡物(如树木、铁塔、楼房等)对天线的遮挡不超过30度,天线竖直向上的视角应大于120度。
2) 为避免反射波的影响,导航天线应远离周围尺寸大于200mm的金属物2m以上。
3) 导航天线远离其他发射设备(3m以上距离,如果发射功率大,适当增加隔离屏蔽),不要安装在微波天线、高压线缆的下方,避免其他发射天线的辐射方向对准导航天线。
4) 双天线安装时要保持200mm以上的间距,两根天线线缆尽量使用相同型号、相同长度,尤其长度差不要超过5m。
5) 天线线缆不要太短导致受力压迫,铺设转弯半径不易过小;天线线缆不要太长,不要盘起,避免引起信号衰减。
6.2.2安全防护要求
1) 导航天线固定位置必须放置在避雷针90°角保护范围内,且水平距离2m以上。
2) 推荐使用导航天线浪涌保护器,串接在天线馈线与设备之间,靠近设备一端。
3) 安全隔离装置采用双电源供电,双电源应该来自不同供电系统。
4) 机箱后面板有接地端子,需要采用2mm2以上的接地线可靠接地。
5) 机箱上下方至少留出1U的间隔,便于设备良好散热。
6.3 使用说明
6.3.1设备连接
图9 设备连接示意图
通过web界面控制输出信号为通断模式时,BDS输出的信号是经过通、断控制的BDS输入的卫星导航信号,GPS输出的信号是经过通、断控制的GPS输入的卫星导航信号。
通过web界面控制输出信号为生成模式时,BDS输出的信号是生成的BDS导航信号,GPS输出的信号是生成的GPS导航信号。
BDS天线和GPS天线线缆尽量使用相同型号、相同长度,避免二者功率相差太大影响防欺骗抗干扰性能。
如果BDS/GPS输入信号需要使用功分器分为多路,使用多台安全隔离装置/接收机时,功分器必须使用无源功分器。如果使用有源功分器,需要确认功分的信号功率、信噪比是否相同,否则会影响安全隔离装置的性能。
6.3.2上电检查
天线和射频线缆、电源和接地端子都正确连接完成后,首先进行上电检查。
后面板每个电源插座旁都有一个开关,按下开关至“-”时,设备电源导通。开机系统启动时间大约20s,系统启动之后,显示屏和指示灯点亮,然后观察开机自检状态,天线检测是否正常,收星是否正常。
图11 WEB界面设备状态信息
安全隔离状态是设备各个子模块的实时状态显示,包括:
1) 电源模块:可识别主电源和备用电源。
2) BDS输入:检测BDS输入的天线状态,包括正常、开路、短路三种状态。
3) GPS输入:检测GPS输入的天线状态,包括正常、开路、短路三种状态。
4) BDS输出:BDS输出信号状态,分为信号生成、射频转发两种状态。信号生成:自主生成卫星导航信号。射频转发:转发输入的卫星导航信号。通过WEB界面配置模块进行切换。
5) GPS输出:GPS输出信号状态,分为信号生成、射频转发两种状态。信号生成:自主生成卫星导航信号。射频转发:转发输入的卫星导航信号。通过WEB界面配置模块进行切换。
6) 授时板卡:授时模块的工作状态,分为未定位、正在定位、已定位。
7) 时钟模块:时钟模块的工作状态,分为未驯服、正在驯服、已驯服、保持中。
8) 信号生成:信号生成模块的工作状态,分为工作中、未工作(切换到射频转发模式)
9) BDS告警:BDS输入信号状态,分为正常、无信号、欺骗、干扰。
10) GPS告警:GPS输入信号状态,分为正常、无信号、欺骗、干扰。
GNSS信号接收状态是设备收到的GNSS卫星信号的状态,包括:
1) BDS卫星数:接收到BDS的卫星数。
2) GPS卫星数:接收到GPS的卫星数。
3) 参考系统:授时模块优先参考的导航系统。
4) 经度、纬度、高度:为接收天线的当前位置。
GNSS信号生成状态是设备输出的生成的GNSS卫星信号的状态,包括:
1) BDS卫星数:接收到BDS的卫星数。
2) GPS卫星数:接收到GPS的卫星数。
整机信息是设备的基本信息,包括:
1) 本机IP:为设备现在的IP地址。
2) 版本号:为该设备的版本号。
3) 序列号:为该设备的产品序列号。
4.4.3 WEB界面配置
打开WEB界面配置页面,如图12所示。
1) 整机IP地址:可更改隔离装置的IP地址,更改完后重启设备才能生效。
2) 天线开路检测阈值:电流检测时,低于阈值为开路,高于阈值为正常。
3) BDS射频输出:可更改BDS输出为射频转发导航信号、自主生成导航信号,更改完需要重启设备才能生效。
4) GPS射频输出:可更改GPS输出为射频转发导航信号、自主生成导航信号,更改完需要重启设备才能生效。
5) PPS天线延迟:用户标定完馈线线缆时延,可以直接填入数值(单位为:ns)。
6) PPS用户延迟:设备自身PPS延迟(单位为:ns),出厂时已经完成标定。
7) GNSS配置:此设置为授时优先级,默认优先使用BDS、然后使用GPS。此配置不建议修改。
8) 信号生成位置:经度、纬度、高度(立即生效)。当选择自主生成导航信号时,更改该信号的位置信息。
9) 信号生成-功率:更改信号生成功率,修改范围为-130dB ~ -70dB。
10) 信号生成-GNSS配置:可选择输出为单GPS信号、单BDS信号、GPS+BDS信号。
11) 信号生成-信号延迟:可配置信号生成模块的PPS延迟(单位为ns),出厂时已经完成标定。
图12 WEB界面配置
4.4.4 WEB界面日志
图13 日志界面
当模块状态发生变化时,变化状态会计入日志中。
日志记录包括:
l 单频点干扰/欺骗信号日志
l 输入天线状态异常日志(开路、短路告警)
l 输出信号通、断日志
l 授时状态(包含定位和PPS输出状态)
l 生成板卡状态
l 电源状态
l 开机自检状态