摘要：针对分布式丈量体系不同丈量单元之间时刻一致的问题，规划了一种有用的时统信号分路传输电路。详细剖析了电路的规划原理、元器材的挑选和电路的详细完结，并对实践电路进行了测验。试验标明，规划的电路在实践运转中安稳牢靠，具有较高的工程有用价值。
关键词：分布式丈量：时刻一致；分路电路
在现代许多分布式丈量体系，如激光陀螺形变丈量体系、分布式声源定位体系等高精度分布式丈量体系中，为了精确地获取信息，各个丈量单元之间的丈量时刻有必要是同步的，即需求考虑不同丈量单元之间的时刻一致。完结时刻一致最直接的办法是将一个时统设备发生的标准时刻传输给丈量单元运用，因此需求规划一个电路来完结时统信号的多路传输。笔者针对分布式丈量体系对时刻一致的要求，规划了一个时统信号分路电路，能够将GPS数据或B码终端输出的信号分红多路，以满意不同丈量单元之间完结同步丈量的需求。
1 分路电路规划方案
分布式丈量体系一般是根据不同方位的丈量单元灵敏各自所在方位的信息，经过处理得出安点缀之间相关的信息。处于不同方位的丈量单元独自完结信息的收集，时统设备的信号经过分路电路分路后，对每个丈量单元供给标准时刻，将丈量单元测得的数据打上时标，依照标准时刻对数据进行处理剖析，就能够完结精确地分布式丈量。其间分路的完结是将GPS接纳板输出的两路信号直接在电路上分为两路，将信号进行处理后传输给丈量单元运用。
在实践丈量中，不同丈量方位之间的间隔往往较远，可到达数百米。因为RS-232是单端信号传输，存在共地噪声、不能抑制共模搅扰和传输间隔短等问题，因此需求进行电平转化后传输信号。考虑到RS-422是差分传输，抗搅扰才能强，在低于100 kB／s传输速率时，能够到达最大传输间隔1 200 m，选用RS-422接口在不同丈量单元之间传输时统信号，能够进步信号的传输间隔、完整性和电磁兼容性，增强抗搅扰才能。
时统信号分路电路的原理框图如图1所示。
由图1能够看出，GPS接纳板输出的两路信号首先在电路中分路，然后挑选适宜的芯片进行电平转化，传输给丈量单元运用。当能接纳到GPS信号时，分布式丈量体系的时统信号直接由GPS接纳板供给，其输出包含1路PPS信号和1路GPS数据包。因为受外界环境和条件的影响，会呈现不能接纳到GPS信号的状况，因此需求考虑运用其它的时刻一致信号进行分布式丈量的时刻一致，比较常见的是运用B码进行丈量单元的时刻一致。其间GPS数据包选用的是RS-232电气协议，PPS信号和B码信号为TTL信号，均可进行电平转化后以RS-422差分方法传输。
2 分路电路的完结
依照图1所示的原理，对时统信号分路电路的器材进行挑选。RS-422接口转化芯片挑选MAXIM公司的MAX488芯片，全双工，含有接纳和发送模块。GPS接纳模块选用加拿大NovAtel公司出产的OEMV系列板，此处选用OEMV-1G。OEMV-1G需求两个输入电源，别离是接纳板所需电源+3．3 V，天线增益所需电源+5 V。RS-422转化芯片MAX488需电源+5 V。外部供给电源为+24～+30 V的直流电源，因此需求直流电源转化芯片，转化为+5 V供MAX488和GPS天线运用，再进一步转化为+3．3 V供GPS接纳板运用。此处挑选台湾PowerGood公司出产的供给+5 V输出的ESB2450系列芯片和美国Texas Instruments公司出产的供给+3_3 V输出的产品REG1117芯片。规划的分路电路实物图如图2所示。
此电路的直流特性如表1所示。
3 试验测验
试验测验选用屏蔽线为安普六类屏蔽线，其阻抗为0．08 Ω／m，线数为8根。试验选用线长为215 m的屏蔽线时，单端线阻为17 Ω。试验中的电源是由丈量单元经过屏蔽线接入时统设备的，当接入+24 V电源时，在时统设备中的GPS接纳模块不作业，丈量PowerGood ESB2450芯片输入端电压为15．8 V，此刻电源线上压降约为8 V，输入电压不能满意最低输入电压18 V的要求，电路不能作业，核算可得屏蔽线的压降为40 mV／m，因此在供电电源+24 V时屏蔽线长度不超越180 m。此传输间隔的约束不是因为数据传输速度形成的，而是因为受电源供电的影响，时统设备的电压会遭到传输电路压降的约束，能够选用电气特性更为优秀的屏蔽线或许选用独自给时统设备供电的方法进步传输间隔。之后选用传输间隔为150 m的屏蔽线进行测验。
试验主要是运用示波器测验时统设备和丈量单元之间的推迟，以及丈量单元之间的时刻同步性。运用的示波器型号为Tektronix的TDS10 12B，示波器的采样时刻分辨率为1 ns。测验的主要内容是：
GPS信号的同步性：时统设备接纳的GPS接纳模块宣布的GPS信号与丈量单元接纳的GPS信号。
PPS信号的同步性：时统设备接纳的GPS接纳模块宣布的PPS信号与丈量单元接纳的PPS信号。
试验测验波形如图3和图4所示。图3中通道1和通道2为GPS信号在时统设备和丈量单元处的波形，图4中通道1和通道2为为PPS信号在时统设备和丈量单元处的波形。对它们进行屡次丈量的成果如表2所示。其间A代表时统设备，B、C别离代表不同的丈量单元。
由表2数据能够看出，时统设备与丈量单元之间的时刻推迟很小，其值在1．000μs左右，主要是因为电子器材自身的推迟以及传输线路的推迟形成。考虑到传输线路长度为150 m，则线路推迟为0．500 μs，添加电路引起的推迟为0．500μs。
丈量单元之间有时刻同步差错，其值在0．020μs左右，主要是因为选用分立的元器材以及传输线路不一致形成的，信号进行电平转化时运用的是分立的MAX488芯片，因此会形成不同丈量单元之间的信号有时刻同步差错。
4 结束语
因为GPS信号需求在通视的状况下才可接纳，简略受地势地貌的影响，运用时需求考虑环境要素，因此在考虑时刻一致时就要规划别的的不依赖GPS的同步方法。本文规划的分路电路在不只能够对GPS供给的时统信号进行差分传输，还能够对其它同步方法比方B码终端供给的时统信号进行差分传输，以满意分布式丈量体系在不同丈量环境中的需求。由测验成果能够看出：所规划的时统信号分路电路线路简略、结构紧凑、作业安稳牢靠、时刻推迟小，现已使用于激光陀螺形变丈量体系中，在其它分布式丈量体系，如分布式温度丈量、分布式声源定位体系中也能得到很好的使用，具有较高的有用价值。
