RU2647650C1

RU2647650C1 - System of synchronization of spatially separated objects

Info

Publication number: RU2647650C1
Application number: RU2017117722A
Authority: RU
Inventors: Олег Маратович Поляков; Владимир Николаевич Иванов; Александр Александрович Скобелин; Татьяна Васильевна Линде
Original assignee: Акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени"
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-03-16

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: system contains a fiber optic line, the first end of which, through a controlled delay unit, is connected to the output-input of an optical connector, whose unidirectional output through an optical combiner, an optical amplifier and an optical splitter is connected to the unidirectional input of the optical connector. The second output of the optical splitter is connected to the input of the first optoelectronic converter, whose output through a dropper of characteristic impulses is connected to the signal input of the mismatch detector. The output of the error detector via the control signal shaper is connected to the control input of the controlled delay unit. The reference input of the error detector is connected to the output of the time scale shaper, which is also connected to the input of the trigger pulse shaper, whose output through the electrooptical converter is connected to the second input of the optical combiner. The synchronized object comprises a unit for forming direct and reflected signals optically connected to the other end of the fiber optic line, the output of a direct signal of which through the second optoelectronic converter is connected to the input of the synchronizing impulse generation unit.

EFFECT: creating synchronization system of spatially separated objects, based on the principle of transfer of the actual synchronizing impulses to the synchronized object via the fiber optic communication line.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к средствам синхронизации и может быть использовано в системах временной синхронизации, использующих оптоволоконную линию для связи синхронизирующего объекта с удаленным синхронизируемым объектом.The invention relates to synchronization tools and can be used in time synchronization systems using a fiber optic line to connect a synchronizing object with a remote synchronized object.

Известны системы временной синхронизации пространственно разнесенных объектов, в том числе системы, использующие оптоволоконную линию для связи синхронизирующего объекта с синхронизируемым, в основу которых положен принцип коррекции шкалы времени синхронизируемого объекта относительно шкалы времени синхронизирующего объекта по результатам предварительно проведенных операций сличения этих шкал, см., например, работу [1] - Донченко С.С., Колмогоров О.В., Прохоров Д.В. Система одно- и двухсторонних сравнений шкал времени // Измерительная техника, 2015, №1, с. 14-17. Особенностью данных систем является наличие у синхронизирующего и синхронизируемого объектов средств формирования собственных шкал времени, а также средств, осуществляющих сличение этих шкал и формирование данных об их рассогласовании. Средства формирования шкал времени обычно содержат высокостабильный опорный генератор, например квантовый стандарт частоты, а также последовательно подключенные к его выходу делитель частоты и формирователь импульсов. В некоторых случаях для целей формирования шкалы времени синхронизирующего объекта может использоваться приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например, как это осуществлено в устройстве для синхронизации, представленном в патенте [2] - RU 166018 (U1), G04C 13/02, опубл. 10.11.2016. Средства формирования шкалы времени синхронизируемого объекта содержат также соответствующие средства коррекции временного положения формируемых импульсов. Также в состав технических средств синхронизирующего и синхронизируемого объектов входят средства формирования и преобразования оптических сигналов, а также средства, осуществляющие передачу оптических сигналов по оптоволоконной линии.Known systems for temporal synchronization of spatially separated objects, including systems that use a fiber optic line to connect a synchronizing object with a synchronized one, are based on the principle of correcting the time scale of a synchronized object relative to the time scale of a synchronizing object based on the results of previously performed comparisons of these scales, see. for example, work [1] - Donchenko S.S., Kolmogorov O.V., Prokhorov D.V. The system of one- and two-way comparisons of time scales // Measuring equipment, 2015, No. 1, p. 14-17. A feature of these systems is the availability of means of forming their own time scales for synchronizing and synchronized objects, as well as means for comparing these scales and generating data on their mismatch. Means of forming time scales usually contain a highly stable reference oscillator, for example, a quantum frequency standard, as well as a frequency divider and a pulse shaper connected in series to its output. In some cases, for the purpose of forming a timeline for a synchronizing object, a signal receiver of global navigation satellite systems can be used, for example, as is done in the synchronization device presented in patent [2] - RU 166018 (U1), G04C 13/02, publ. 11/10/2016. Means for forming the time scale of the synchronized object also contain appropriate means for correcting the temporary position of the generated pulses. Also, the technical means of synchronizing and synchronized objects include means for generating and converting optical signals, as well as means for transmitting optical signals through a fiber optic line.

Сличение шкал времени, осуществляемое в системе, представленной в работе [1], а также в системе, для которой предназначено устройство, представленное в патенте [2], в обобщенном виде происходит следующим образом. С синхронизирующего объекта на синхронизируемый объект по оптоволоконной линии передается оптический импульс, момент излучения которого фиксируется в шкале времени синхронизирующего объекта. На синхронизируемом объекте осуществляется прием оптического импульса и фиксация момента его приема в шкале времени синхронизируемого объекта, после чего осуществляется переизлучение оптического импульса в обратном направлении с одновременной фиксацией момента его излучения в шкале времени синхронизируемого объекта. Далее осуществляется прием переизлученного импульса на синхронизирующем объекте с фиксацией момента его приема в шкале времени синхронизирующего объекта. На основании полученных данных о моментах излучения и приема прямого и переизлученного оптического импульса определяется величина задержки, вносимой оптоволоконной линией, и искомая величина текущего расхождения шкал времени объектов. Далее, исходя из измеренного расхождения шкал времени синхронизирующего и синхронизируемого объектов формируется управляющий сигнал, под действием которого шкала времени синхронизируемого объекта подстраивается (синхронизируется) относительно шкалы времени синхронизирующего объекта.The comparison of time scales carried out in the system presented in [1], as well as in the system for which the device is described in the patent [2], is summarized as follows. An optical pulse is transmitted from the synchronizing object to the synchronizing object via a fiber optic line, the radiation moment of which is fixed in the time scale of the synchronizing object. At the synchronized object, an optical pulse is received and the moment of its reception is recorded in the timeline of the synchronized object, after which the optical pulse is re-emitted in the opposite direction, while the moment of its radiation is recorded in the timeline of the synchronized object. Next, the re-emitted pulse is received at the synchronizing object with fixing the moment of its reception in the timeline of the synchronizing object. Based on the obtained data on the moments of radiation and reception of a direct and re-emitted optical pulse, the delay value introduced by the optical fiber line and the sought value of the current discrepancy of the object time scales are determined. Further, based on the measured discrepancy of the time scales of the synchronized and synchronized objects, a control signal is generated, under the action of which the time scale of the synchronized object is adjusted (synchronized) relative to the time scale of the synchronized object.

Аналогичные процессы осуществляются в системе синхронизации пространственно разнесенных объектов, представленной в патенте [3] - RU 2547662 (C1), G04C 10/02, опубл. 10.04.2015, принятой в качестве прототипа.Similar processes are carried out in the synchronization system of spatially separated objects, presented in the patent [3] - RU 2547662 (C1), G04C 10/02, publ. 04/10/2015, adopted as a prototype.

Система синхронизации, принятая в качестве прототипа, содержит оптоволоконную линию, связывающую пространственно разнесенные синхронизирующий и синхронизируемый объекты. Синхронизирующий объект содержит формирователь шкалы времени и связанный с ним генератор оптических импульсов, выход которого через соответствующие каналы блока разветвителей-объединителей связан с входом оптоэлектронного преобразователя синхронизирующего объекта и с первым концом оптоволоконной линии. Этот же (первый) конец оптоволоконной линии через другой канал блока разветвителей-объединителей связан с входом оптоэлектронного преобразователя синхронизирующего объекта. Выход оптоэлектронного преобразователя синхронизирующего объекта связан с сигнальным входом таймера событий синхронизирующего объекта, опорный вход которого связан с выходом формирователя шкалы времени синхронизирующего объекта.The synchronization system, adopted as a prototype, contains a fiber optic line connecting spatially separated synchronizing and synchronized objects. The synchronizing object comprises a timeline shaper and an optical pulse generator associated with it, the output of which through the corresponding channels of the combiner coupler unit is connected to the input of the optoelectronic converter of the synchronizing object and to the first end of the fiber optic line. The same (first) end of the fiber optic line through another channel of the splitter-combiner unit is connected to the input of the optoelectronic converter of the synchronizing object. The output of the optoelectronic converter of the synchronizing object is connected to the signal input of the event timer of the synchronizing object, the reference input of which is connected to the output of the shaper of the time scale of the synchronizing object.

Блок разветвителей-объединителей содержит оптический объединитель Y-образного вида, оптический разветвитель Y-образного вида и оптический соединитель Y-образного вида, соединение которых образуют указанные выше каналы, посредством которых осуществляется оптическая связь генератора оптических импульсов, оптоэлектронного преобразователя и оптоволоконной линии. Так, выход-вход оптического соединителя образует выход-вход блока разветвителей-объединителей, связанный с первым концом оптоволоконной линии. Однонаправленный вход оптического соединителя соединен с первым выходом оптического разветвителя, вход которого образует вход блока разветвителей-объединителей, связанный с выходом генератора оптических импульсов. Однонаправленный выход оптического соединителя соединен с первым входом оптического объединителя, выход которого образует выход блока разветвителей-объединителей, связанный с входом оптоэлектронного преобразователя синхронизирующего объекта. Второй выход оптического разветвителя соединен с вторым входом оптического объединителя.The combiner splitter unit comprises a Y-shaped optical combiner, a Y-shaped optical splitter and a Y-shaped optical connector, the connection of which is formed by the above channels, through which optical communication of the optical pulse generator, optoelectronic converter and fiber optic line is carried out. So, the output-input of the optical connector forms the output-input of the splitter-combiner unit associated with the first end of the fiber optic line. The unidirectional input of the optical connector is connected to the first output of the optical splitter, the input of which forms the input of the splitter-combiner unit associated with the output of the optical pulse generator. The unidirectional output of the optical connector is connected to the first input of the optical combiner, the output of which forms the output of the splitter-combiner unit associated with the input of the optoelectronic converter of the synchronizing object. The second output of the optical splitter is connected to the second input of the optical combiner.

На стороне синхронизируемого объекта второй конец оптоволоконной линии оптически связан с блоком формирования прямого и отраженного сигналов, выполненным в виде полупрозрачного зеркала. Полупрозрачное зеркало обеспечивает прохождение одной части оптического сигнала в прямом направлении, а другой - в обратном направлении. Полупрозрачное зеркало оптически связано (в прямом направлении) с входом оптоэлектронного преобразователя синхронизируемого объекта. Выход этого оптоэлектронного преобразователя связан с сигнальным входом таймера событий синхронизируемого объекта, опорный вход которого связан с выходом формирователя шкалы времени синхронизируемого объекта.On the side of the synchronized object, the second end of the fiber optic line is optically connected to the direct and reflected signal generation unit, made in the form of a translucent mirror. A translucent mirror allows the passage of one part of the optical signal in the forward direction, and the other in the opposite direction. A translucent mirror is optically coupled (in the forward direction) to the input of the optoelectronic converter of the synchronized object. The output of this optoelectronic converter is connected to the signal input of the event timer of the synchronized object, the reference input of which is connected to the output of the shaper of the time scale of the synchronized object.

Формирователь шкалы времени синхронизируемого объекта имеет управляющие средства, позволяющие осуществлять синхронизацию шкалы времени синхронизируемого объекта относительно шкалы времени синхронизирующего объекта. Эти управляющие средства функционально связаны с вспомогательной системой формирования данных о рассинхронизации, которая функционально связана с таймерами событий синхронизуемого и синхронизирующего объектов и имеет отдельный канал связи для обмена данными между обоими объектами.The shaper of the time scale of the synchronized object has control means that allow synchronization of the time scale of the synchronized object relative to the time scale of the synchronized object. These control means are functionally connected to the auxiliary system for generating desynchronization data, which is functionally connected to the event timers of synchronized and synchronizing objects and has a separate communication channel for exchanging data between both objects.

Работа системы-прототипа осуществляется следующим образом. Формирователь шкалы времени синхронизирующего объекта формирует последовательность импульсов, представляющих собой определенные метки времени. Формирование осуществляется с помощью высокостабильного генератора, например квантового стандарта частоты, делителя частоты и формирователя импульсов. Сформированные импульсы поступают на опорный вход таймера событий синхронизирующего объекта, а также на вход генератора оптических импульсов, который формирует последовательность оптических импульсов, временное положение которых привязано к определенным меткам шкалы времени синхронизирующего объекта. С выхода генератора оптических импульсов эти импульсы поступают в блок разветвителей-объединителей, где раздваиваются по мощности, при этом одна часть импульса поступает на вход оптоэлектронного преобразователя синхронизирующего объекта для преобразования в электрический сигнал, а другая - на первый конец оптоволоконной линии для передачи на синхронизируемый объект. С выхода оптоэлектронного преобразователя электрический импульс, соответствующий передаваемому оптическому импульсу, поступает на сигнальный вход таймера событий синхронизирующего объекта. Таймер событий фиксирует момент излучения оптического импульса в шкале времени синхронизирующего объекта, используя для этого выходные сигналы формирователя шкалы времени, поступающие на его опорный вход. Сформированные таймером событий данные о моменте передачи оптического импульса в оптоволоконную линию поступают в вспомогательную систему формирования данных о рассинхронизации.The work of the prototype system is as follows. The shaper of the time scale of the synchronizing object generates a sequence of pulses, which are specific timestamps. The formation is carried out using a highly stable generator, for example, a quantum frequency standard, a frequency divider and a pulse shaper. The generated pulses are fed to the reference input of the event timer of the synchronizing object, as well as to the input of the optical pulse generator, which forms a sequence of optical pulses, the temporary position of which is tied to certain marks on the time scale of the synchronizing object. From the output of the optical pulse generator, these pulses arrive at the combiner splitter block, where they are split in power, with one part of the pulse fed to the input of the optoelectronic converter of the synchronizing object for conversion into an electrical signal, and the other to the first end of the optical fiber line for transmission to the synchronized object . From the output of the optoelectronic converter, an electric pulse corresponding to the transmitted optical pulse is fed to the signal input of the event timer of the synchronizing object. The event timer fixes the moment of emission of the optical pulse in the time scale of the synchronizing object, using the output signals of the time scaler supplied to its reference input. The data generated by the event timer on the moment of transmission of the optical pulse into the fiber optic line is supplied to the auxiliary system for generating desynchronization data.

Прошедший по оптоволоконной линии на синхронизируемый объект оптический импульс частично отражается от полупрозрачного зеркала, а частично проходит через него в прямом направлении на вход оптоэлектронного преобразователя синхронизируемого объекта, который преобразует его в электрический сигнал. Этот сигнал поступает на сигнальный вход таймера событий синхронизируемого объекта, на опорный вход которого поступают сигналы формирователя шкалы времени синхронизируемого объекта. Таймер событий фиксирует момент прихода оптического импульса в шкале времени синхронизируемого объекта. Эти данные поступают в вспомогательную систему формирования данных о рассинхронизации.An optical pulse transmitted through a fiber optic line to a synchronized object is partially reflected from the translucent mirror, and partially passes through it in the forward direction to the input of the optoelectronic converter of the synchronized object, which converts it into an electrical signal. This signal is fed to the signal input of the event timer of the synchronized object, the reference input of which receives the signals of the time scaler of the synchronized object. The event timer records the moment of arrival of the optical pulse in the timeline of the synchronized object. This data is fed into the auxiliary system for generating desynchronization data.

Отраженный от полупрозрачного зеркала оптический импульс проходит обратно по оптоволоконной линии к синхронизирующему объекту и далее через соответствующий канал блока разветвителей-объединителей поступает на вход оптоэлектронного преобразователя синхронизирующего объекта, где происходит его преобразование в электрический сигнал. Сформированный оптоэлектронным преобразователем электрический сигнал поступает на сигнальный вход таймера событий синхронизирующего объекта, который фиксирует момент прихода обратного (отраженного) оптического импульса в шкале времени синхронизирующего объекта. Сформированные таймером событий данные о моменте прихода обратного оптического импульса поступают в вспомогательную систему формирования данных о рассинхронизации.The optical pulse reflected from the semitransparent mirror passes back along the fiber optic line to the synchronizing object, and then through the corresponding channel of the combiner splitter unit, it enters the optoelectronic converter of the synchronizing object, where it is converted into an electrical signal. The electric signal generated by the optoelectronic converter is fed to the signal input of the event timer of the synchronizing object, which records the moment of arrival of the return (reflected) optical pulse in the time scale of the synchronizing object. The data on the moment of arrival of the return optical pulse generated by the event timer is supplied to the auxiliary system for generating desynchronization data.

Вспомогательная система формирования данных о рассинхронизации посредством своих вычислительных средств на основании данных о времени излучения оптического импульса в шкале времени синхронизирующего объекта, данных о времени прихода оптического импульса в шкале времени синхронизируемого объекта и данных о времени прихода обратного оптического импульса в шкале времени синхронизирующего объекта определяет текущее значение величины задержки распространения оптического сигнала по оптоволоконной линии и текущее значение расхождения шкалы времени синхронизируемого объекта относительно шкалы времени синхронизирующего объекта. Полученные данные используются управляющими средствами формирователя шкалы времени синхронизируемого объекта для формирования управляющего сигнала, под действием которого осуществляется подстройка (синхронизация) шкалы времени синхронизируемого объекта относительно шкалы времени синхронизирующего объекта.The auxiliary system for generating desynchronization data by means of its computing means, based on data on the time of emission of the optical pulse in the time scale of the synchronizing object, data on the time of arrival of the optical pulse in the time scale of the synchronized object, and data on the time of arrival of the return optical pulse in the time scale of the synchronizing object, determines the current fiber propagation delay value and current discrepancy value I am the timeline of the synchronized object relative to the timeline of the synchronizing object. The obtained data is used by the control means of the time scaler of the synchronized object to generate a control signal, under the action of which the time scale of the synchronized object is adjusted (synchronized) relative to the time scale of the synchronized object.

Характерной особенностью системы-прототипа является обязательное наличие у синхронизируемого объекта собственного генератора, участвующего в формировании шкалы времени синхронизируемого объекта, а также обязательное включение в процесс синхронизации операций по сличению шкал времени синхронизирующего и синхронизируемого объектов, определению величины рассинхронизации, формированию управляющего сигнала и последующей подстройки шкалы времени синхронизируемого объекта, что требует наличия соответствующих технических средств.A characteristic feature of the prototype system is that the synchronized object has its own generator participating in the formation of the time scale of the synchronized object, as well as the mandatory inclusion in the synchronization process of operations to compare the time scales of synchronized and synchronized objects, to determine the amount of desync, to form the control signal, and then adjust the scale time synchronized object, which requires the availability of appropriate technical means.

Однако для ряда применений необходимость в собственном генераторе, формирующем на синхронизируемом объекте автономную шкалу времени, а также необходимость в средствах сличения шкал времени синхронизирующего и синхронизируемого объектов, а также необходимость в средствах подстройки синхронизируемой шкалы времени являются недостатками, ограничивающими область возможного использования прототипа.However, for a number of applications, the need for an own generator that forms an autonomous time scale on a synchronized object, as well as the need for means of comparing the time scales of synchronized and synchronized objects, as well as the need for means for adjusting the synchronized time scale, are the limitations that limit the scope of the possible use of the prototype.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является создание системы синхронизации пространственно разнесенных объектов, основанной на ином, чем в прототипе, принципе, а именно принципе передачи собственно синхронизирующих импульсов на синхронизируемый объект по оптоволоконной линии связи. При реализации этого принципа уже не требуется наличия собственного генератора на синхронизируемом объекте, а также средств сличения шкал времени синхронизирующего и синхронизируемого объектов. При этом возникает техническая проблема обеспечения временной стабильности передаваемых потребителю оптических импульсов в условиях воздействия на оптоволоконную линию дестабилизирующих факторов, которая решается за счет предложенных особенностей формирования оптических импульсов и мер по стабилизации их временного положения.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to create a synchronization system for spatially separated objects, based on a principle other than the prototype, namely the principle of transferring the actual synchronizing pulses to the synchronized object via an optical fiber communication line. When implementing this principle, it is no longer necessary to have an own generator on the synchronized object, as well as means for comparing the time scales of synchronized and synchronized objects. This raises the technical problem of ensuring the temporary stability of optical pulses transmitted to the consumer under the influence of destabilizing factors on the fiber optic line, which is solved by the proposed features of the formation of optical pulses and measures to stabilize their temporary position.

Сущность изобретения заключается в следующем. Система синхронизации пространственно разнесенных объектов содержит оптоволоконную линию, связывающую синхронизирующий и синхронизируемый объекты. Синхронизирующий объект содержит формирователь шкалы времени, первый оптоэлектронный преобразователь, оптический объединитель, оптический разветвитель и оптический соединитель. Первый конец оптоволоконной линии связан с выходом-входом оптического соединителя, однонаправленный вход которого связан с первым выходом оптического разветвителя, а однонаправленный выход - с первым входом оптического объединителя. Синхронизируемый объект содержит оптически связанный с вторым концом оптоволоконной линии блок формирования прямого и отраженного сигналов, выход прямого сигнала которого связан с входом второго оптоэлектронного преобразователя. В отличие от прототипа, синхронизируемый объект содержит блок формирования синхронизирующих импульсов, вход которого соединен с выходом второго оптоэлектронного преобразователя. Первый конец оптоволоконной линии связан с выходом-входом оптического соединителя через размещенный на синхронизирующем объекте блок управляемой задержки. Синхронизирующий объект также содержит оптический усилитель, вход которого связан с выходом оптического объединителя, а выход - с входом оптического разветвителя. Второй выход оптического разветвителя связан с входом первого оптоэлектронного преобразователя. Выход первого оптоэлектронного преобразователя соединен с входом блока выделения характерных импульсов, выход которого соединен с сигнальным входом детектора рассогласования. Выход детектора рассогласований соединен с входом формирователя управляющего сигнала, выход которого соединен с управляющим входом блока управляемой задержки. Опорный вход детектора рассогласований соединен с выходом формирователя шкалы времени, который также соединен с входом формирователя запускающего импульса. Выход формирователя запускающего импульса соединен с входом электрооптического преобразователя, выход которого связан с вторым входом оптического объединителя.The invention consists in the following. The synchronized system of spatially separated objects contains a fiber optic line connecting synchronizing and synchronized objects. The synchronizing object comprises a timeline former, a first optoelectronic converter, an optical combiner, an optical splitter and an optical connector. The first end of the optical fiber line is connected to the output-input of the optical connector, the unidirectional input of which is connected to the first output of the optical splitter, and the unidirectional output is connected to the first input of the optical combiner. The synchronized object contains a unit for generating direct and reflected signals optically coupled to the second end of the optical fiber line, the direct signal output of which is connected to the input of the second optoelectronic converter. Unlike the prototype, the synchronized object contains a block for generating synchronizing pulses, the input of which is connected to the output of the second optoelectronic converter. The first end of the fiber optic line is connected to the output-input of the optical connector through a controlled delay unit located on the synchronizing object. The synchronizing object also contains an optical amplifier, the input of which is connected to the output of the optical combiner, and the output to the input of the optical splitter. The second output of the optical splitter is connected to the input of the first optoelectronic converter. The output of the first optoelectronic converter is connected to the input of the characteristic pulse extraction unit, the output of which is connected to the signal input of the mismatch detector. The output of the mismatch detector is connected to the input of the driver of the control signal, the output of which is connected to the control input of the controlled delay unit. The reference input of the mismatch detector is connected to the output of the shaper of the time scale, which is also connected to the input of the shaper of the triggering pulse. The output of the driver of the triggering pulse is connected to the input of the electro-optical converter, the output of which is connected to the second input of the optical combiner.

В варианте выполнения, имеющем практическое значение, блок формирования прямого и отраженного сигналов содержит вспомогательный оптический усилитель, вход которого связан с однонаправленным выходом вспомогательного оптического соединителя, а выход - с входом вспомогательного оптического разветвителя, первый выход которого образует выход прямого сигнала блока, а второй выход связан с однонаправленным входом вспомогательного оптического соединителя, вход-выход которого образует вход-выход блока формирования прямого и отраженного сигналов, оптически связанный с вторым концом оптоволоконной линии.In an embodiment of practical importance, the direct and reflected signal generation unit contains an auxiliary optical amplifier, the input of which is connected to the unidirectional output of the auxiliary optical connector, and the output is connected to the input of the auxiliary optical splitter, the first output of which forms the direct signal output of the block, and the second output connected to the unidirectional input of the auxiliary optical connector, the input-output of which forms the input-output of the direct and reflected si channel, optically coupled to the second end of the fiber line.

Сущность изобретения и его осуществимость поясняются иллюстративными материалами, представленными на фиг. 1 и 2, где:The invention and its feasibility are illustrated by the illustrative materials presented in FIG. 1 and 2, where:

на фиг. 1 представлена структурная схема устройства;in FIG. 1 shows a block diagram of a device;

на фиг. 2 - структурная схема блока формирования прямого и отраженного сигналов.in FIG. 2 is a block diagram of a unit for generating direct and reflected signals.

Заявляемая система синхронизации пространственно разнесенных объектов в рассматриваемом примере реализации, см. фиг. 1, содержит оптоволоконную линию 1, связывающую синхронизирующий и синхронизируемый объекты.The inventive system for synchronizing spatially separated objects in this example implementation, see Fig. 1, comprises a fiber optic line 1 connecting synchronizing and synchronized objects.

На стороне синхронизирующего объекта оптоволоконная линия 1 связана своим первым концом через блок 2 управляемой задержки с выходом-входом оптического соединителя 3 Y-образного вида, однонаправленный вход которого связан с первым выходом оптического разветвителя 4 Y-образного вида, а однонаправленный выход - с первым входом оптического объединителя 5 Y-образного вида.On the side of the synchronizing object, the optical fiber line 1 is connected at its first end through a controlled delay unit 2 to the output-input of the Y-shaped optical connector 3, the unidirectional input of which is connected to the first output of the Y-shaped optical splitter 4, and the unidirectional output is connected to the first input optical combiner 5 Y-shaped.

Выход оптического объединителя 5 связан с входом оптического усилителя 6, выход которого связан с входом оптического разветвителя 4.The output of the optical combiner 5 is connected to the input of the optical amplifier 6, the output of which is connected to the input of the optical splitter 4.

Второй выход оптического разветвителя 4 связан с входом первого оптоэлектронного преобразователя 7, выход которого соединен с входом блока 8 выделения характерных импульсов.The second output of the optical splitter 4 is connected to the input of the first optoelectronic converter 7, the output of which is connected to the input of the block 8 of the selection of characteristic pulses.

Выход блока 8 выделения характерных импульсов соединен с сигнальным входом детектора 9 рассогласования, опорный вход которого соединен с выходом формирователя 10 шкалы времени.The output of the characteristic pulse extraction unit 8 is connected to the signal input of the mismatch detector 9, the reference input of which is connected to the output of the shaper 10 of the time scale.

Выход формирователя 10 шкалы времени также соединен с входом формирователя 11 запускающего импульса.The output of the shaper 10 of the timeline is also connected to the input of the shaper 11 of the trigger pulse.

Выход формирователя 11 запускающего импульса соединен с входом электрооптического преобразователя 12, выход которого связан с вторым входом оптического объединителя 5.The output of the driver 11 of the triggering pulse is connected to the input of the electro-optical converter 12, the output of which is connected to the second input of the optical combiner 5.

Выход детектора 9 рассогласования соединен с входом формирователя 13 управляющего сигнала, выход которого соединен с управляющим входом блока 2 управляемой задержки.The output of the mismatch detector 9 is connected to the input of the control signal generator 13, the output of which is connected to the control input of the controlled delay unit 2.

На стороне синхронизируемого объекта второй конец оптоволоконной линии 1 оптически связан с блоком 14 формирования прямого и отраженного сигналов, выход прямого сигнала которого связан с входом второго оптоэлектронного преобразователя 15, выход которого соединен с входом блока 16 формирования синхронизирующих импульсов.On the side of the synchronized object, the second end of the optical fiber line 1 is optically connected to the direct and reflected signal generating unit 14, the direct signal output of which is connected to the input of the second optoelectronic converter 15, the output of which is connected to the input of the synchronizing pulse generating unit 16.

Блок 14 формирования прямого и отраженного сигналов в простейшем случае (в условиях незначительных потерь оптического сигнала при сравнительно небольшой длине оптоволоконной линии 1) может быть выполнен, например, как в прототипе, в виде полупрозрачного зеркала, расположенного таким образом, что обеспечивается возможность прохождения части поступающего оптического сигнала в прямом направлении на вход оптоэлектронного преобразователя 15, а другой части - в обратном направлении к синхронизирующему объекту.Block 14 of the formation of direct and reflected signals in the simplest case (in the case of small losses of the optical signal with a relatively short length of the optical fiber line 1) can be performed, for example, as in the prototype, in the form of a translucent mirror, arranged in such a way that it allows the passage of part of the incoming optical signal in the forward direction to the input of the optoelectronic converter 15, and the other part in the opposite direction to the synchronizing object.

При большой протяженности оптоволоконной линии 1 возникающая проблема обеспечения приемлемого соотношения сигнал/шум на выходе блока 14 формирования прямого и отраженного сигналов может решаться, например, путем размещения в оптическом тракте дополнительных оптических усилителей: двунаправленных или однонаправленных. В частности, на фиг. 2 показан вариант выполнения блока 14 формирования прямого и отраженного сигналов с вспомогательным однонаправленным усилителем 16, вход которого связан с однонаправленным выходом вспомогательного оптического соединителя 17 Y-образного вида, а выход - с входом вспомогательного оптического разветвителя 18 Y-образного вида, первый выход которого образует выход прямого сигнала, связанный с входом оптоэлектронного преобразователя 15, а второй выход связан с однонаправленным входом вспомогательного оптического соединителя 17, вход-выход которого образует вход-выход блока 14, оптически связанный с вторым концом оптоволоконной линии 1.With a large length of the optical fiber line 1, the arising problem of providing an acceptable signal-to-noise ratio at the output of the direct and reflected signal generation unit 14 can be solved, for example, by placing additional optical amplifiers in the optical path: bidirectional or unidirectional. In particular, in FIG. 2 shows an embodiment of a direct and reflected signal generating unit 14 with an auxiliary unidirectional amplifier 16, the input of which is connected to the unidirectional output of the auxiliary optical connector 17 of the Y-type, and the output is connected to the input of the auxiliary optical coupler 18 of the Y-type, the first output of which the direct signal output connected to the input of the optoelectronic converter 15, and the second output is connected to the unidirectional input of the auxiliary optical connector 17, the input-output of which forms of input-output unit 14 is optically coupled to a second end of the optical fiber line 1.

Также для увеличения соотношения сигнал/шум на выходе блока 14 формирования прямого и отраженного сигналов можно воспользоваться дополнительными средствами фильтрации оптического сигнала (не показаны). Также проблему передачи оптических сигналов на большие расстояния с приемлемым затуханием можно решать путем применения солитонных линий, что, однако, требует применения соответствующих средств формирования определенного вида оптических импульсов (в рамках данной заявки эти варианты не рассматриваются как не относящиеся к сущности изобретения).Also, to increase the signal-to-noise ratio at the output of the direct and reflected signal generation unit 14, additional means for filtering the optical signal (not shown) can be used. Also, the problem of transmitting optical signals over long distances with acceptable attenuation can be solved by using soliton lines, which, however, requires the use of appropriate means of forming a certain type of optical pulses (in the framework of this application, these options are not considered as not relevant to the invention).

Блок 2 управляемой задержки для случая небольшого диапазона регулирования задержки оптического сигнала может быть выполнен аналогично устройству управляемой задержки, представленному в патенте [4] - RU 2384955 (С1), H04J 14/08, H04D 10/12, опубл. 20.04.2009, представляющему собой механическое устройство, содержащее размещенные в цилиндрической оправке неподвижный и подвижный отрезки оптоволокна, регулируемый зазор между которыми определяет величину задержки.Block 2 controlled delay for the case of a small range of delay control of the optical signal can be performed similarly to the device controlled delay presented in the patent [4] - RU 2384955 (C1), H04J 14/08, H04D 10/12, publ. 04/20/2009, which is a mechanical device containing fixed and movable segments of optical fiber placed in a cylindrical mandrel, an adjustable gap between which determines the amount of delay.

В случае необходимости иметь больший диапазон регулирования можно применить блок управляемой задержки, выполненный аналогично блоку, представленному в патенте [5] - RU 168352 (U1), Н04В 10/25, опубл. 30.01.2017. Такой блок представляет собой катушку оптоволокна определенной длины, располагающуюся внутри термокамеры, вход управления температурой которого образует управляющий вход блока. Для уменьшения размеров катушки (уменьшения длины оптоволокна) в качестве оптоволокна выбирается оптоволокно, имеющее существенно больший коэффициент температурного расширения по сравнению с оптическим материалом оптоволоконной линии 1, например оптоволокно, изготовленное из полиметилметакриата, температурный коэффициент линейного расширения которого на два порядка выше, чем у кварца (стандартного материала светопроводящей среды оптоволоконных линий). Изменение вносимой задержки осуществляется в таком блоке за счет изменения длины оптоволокна в результате изменения температуры внутри термокамеры под действием управляющего сигнала.If it is necessary to have a wider control range, a controlled delay unit can be used, made similar to the unit presented in patent [5] - RU 168352 (U1), НВВ 10/25, publ. 01/30/2017. Such a unit is a coil of optical fiber of a certain length located inside the heat chamber, the temperature control input of which forms the control input of the unit. To reduce the size of the coil (reduce the length of the optical fiber), an optical fiber is selected as the optical fiber, which has a significantly higher coefficient of thermal expansion compared to the optical material of the optical fiber line 1, for example, an optical fiber made of polymethyl methacryate, whose linear expansion temperature coefficient is two orders of magnitude higher than that of quartz (standard material of the light-conducting medium of fiber-optic lines). A change in the insertion delay is carried out in such a unit due to a change in the length of the optical fiber as a result of a change in the temperature inside the heat chamber under the action of a control signal.

Формирователь 10 шкалы времени может быть выполнен, например, на основе квантового стандарта частоты с последовательно подключенными к его выходу делителем частоты и формирователем импульсов.Shaper 10 of the time scale can be performed, for example, on the basis of a quantum frequency standard with a frequency divider and a pulse shaper connected in series to its output.

Блок 8 выделения характерных импульсов и блок 16 формирования синхронизирующих импульсов могут быть выполнены, например, с использованием счетчиков N импульсов, позволяющих осуществлять выделение N-х импульсов из последовательности импульсов, поступающих на их входы.Block 8 of the selection of characteristic pulses and block 16 of the formation of synchronizing pulses can be performed, for example, using counters of N pulses, allowing the selection of N pulses from a sequence of pulses arriving at their inputs.

Оптические соединители 3 и 17, оптические разветвители 4 и 18, оптический объединитель 5, оптические усилители 6 и 16, оптоэлектронные преобразователи 7 и 15, электрооптический преобразователь 12 являются стандартными элементами оптоволоконной и оптоэлектронной техники. Примеры их применения в целях, аналогичных заявляемой системе, представлены, помимо системы-прототипа [3], также в патентах: [6] - RU 2050017 (C1), G06E 3/00, опубл. 10.12.1995; [7] - RU 166049 (U1), G02F 1/39, опубл. 10.11.2016.Optical connectors 3 and 17, optical splitters 4 and 18, optical combiner 5, optical amplifiers 6 and 16, optoelectronic converters 7 and 15, electro-optical converter 12 are standard elements of fiber-optic and optoelectronic equipment. Examples of their use for purposes similar to the claimed system are presented, in addition to the prototype system [3], also in the patents: [6] - RU 2050017 (C1), G06E 3/00, publ. 12/10/1995; [7] - RU 166049 (U1), G02F 1/39, publ. 11/10/2016.

Остальные функциональные элементы заявляемой системы синхронизации пространственно разнесенных объектов являются стандартными элементами радиоэлектронной техники.The remaining functional elements of the inventive system for synchronizing spatially separated objects are standard elements of electronic equipment.

Заявляемая система синхронизации пространственно разнесенных объектов работает следующим образом.The inventive synchronization system of spatially separated objects works as follows.

Формирователь 10 шкалы времени формирует последовательность импульсов, представляющих собой определенные метки времени, например секундные метки. Эти импульсы поступают на вход формирователя 11 запускающего импульса. По внешней команде, поступающей, например, от внешнего блока управления (не показан), формирователь 11 формирует короткий одиночный электрический импульс, временное положение которого привязано к выбранной временной метке формирователя 10 шкалы времени. Этот запускающий электрический импульс поступает на вход электрооптического преобразователя 12, который преобразует его в оптический импульс.Shaper 10 of the time scale generates a sequence of pulses representing certain time stamps, such as second time stamps. These pulses are fed to the input of the driver 11 of the triggering pulse. By an external command coming, for example, from an external control unit (not shown), the driver 11 generates a short single electric pulse, the temporary position of which is tied to the selected time stamp of the driver 10 of the timeline. This triggering electric pulse is fed to the input of the electro-optical converter 12, which converts it into an optical pulse.

Этот начальный оптический импульс поступает на соответствующий вход оптического объединителя 5, проходит через него, затем через оптический усилитель 6 и поступает на вход оптического разветвителя 4, где разделяется по двум направлениям.This initial optical pulse arrives at the corresponding input of the optical combiner 5, passes through it, then through the optical amplifier 6 and goes to the input of the optical splitter 4, where it is divided in two directions.

По одному направлению начальный оптический импульс поступает на вход оптоэлектронного преобразователя 7, где преобразуется в электрический импульс, который далее поступает в блок 8 выделения характерных импульсов в качестве устанавливающего импульса, подготавливающего блок 8 для приема и подсчета последующих рабочих импульсов.In one direction, the initial optical pulse arrives at the input of the optoelectronic converter 7, where it is converted into an electric pulse, which then enters the block 8 of the selection of characteristic pulses as a setting pulse, preparing block 8 for receiving and counting subsequent working pulses.

По другому направлению начальный оптический импульс в качестве первого рабочего импульса поступает на однонаправленный вход оптического соединителя 3, проходит через него, затем через блок 2 управляемой задержки поступает в оптоволоконную линию 1 и проходит по ней в направлении синхронизируемого объекта.In another direction, the initial optical pulse as a first working pulse arrives at the unidirectional input of the optical connector 3, passes through it, then through the controlled delay unit 2 it enters the fiber optic line 1 and passes through it in the direction of the synchronized object.

На синхронизируемом объекте этот оптический импульс поступает на вход-выход блока 14 формирования прямого и отраженного сигналов. В случае выполнения блока 14 как в прототипе в виде полупрозрачного зеркала входной оптический импульс частично проходит через него в прямом направлении на вход оптоэлектронного преобразователя 15, а частично отражается от полупрозрачного зеркала и возвращается обратно в оптоволоконную линию 1. В случае выполнения блока 14 как показано на фиг. 2, т.е. с оптическим усилением, входной оптический импульс проходит через оптический соединитель 17 и поступает на вход оптического усилителя 16. В оптическом усилителе 16 осуществляется оптическое усиление входного оптического импульса и фильтрация его от шумов. С выхода оптического усилителя 16 усиленный и отфильтрованный от шумов оптический импульс поступает на вход оптического разветвителя 18, с первого выхода которого одна его часть проходит в прямом направлении на вход оптоэлектронного преобразователя 15, а другая часть с второго выхода оптического разветвителя 18 поступает на однонаправленный вход оптического соединителя 17, проходит через него и возвращается обратно в оптоволоконную линию 1.At the synchronized object, this optical pulse is fed to the input-output of the block 14 for the formation of direct and reflected signals. In the case of block 14, as in the prototype in the form of a translucent mirror, the input optical pulse partially passes through it in the forward direction to the input of the optoelectronic converter 15, and partially reflects from the translucent mirror and returns back to the fiber optic line 1. In the case of block 14, as shown in FIG. 2, i.e. with optical amplification, the input optical pulse passes through the optical connector 17 and is fed to the input of the optical amplifier 16. In the optical amplifier 16, optical amplification of the input optical pulse is carried out and its filtering from noise. From the output of the optical amplifier 16, an optical pulse amplified and filtered out from noise is fed to the input of the optical splitter 18, from the first output of which one part passes in the forward direction to the input of the optoelectronic converter 15, and the other part from the second output of the optical splitter 18 goes to the unidirectional input of the optical connector 17, passes through it and returns back to the fiber optic line 1.

Пройдя в обратном направлении по оптоволоконной линии 1 отраженный (обратный) оптический импульс проходит через блок 2 управляемой задержки, затем проходит через оптический соединитель 3 и оптический объединитель 5 и далее поступает на вход оптического усилителя 6. В оптическом усилителе 6 осуществляется усиление отраженного оптического импульса и фильтрация его от шумов. Усиленный и отфильтрованный от шумов отраженный оптический импульс поступает на вход оптического разветвителя 4, где разветвляется по указанным двум направлениям.Passing in the opposite direction along the optical fiber line 1, the reflected (reverse) optical pulse passes through the controlled delay unit 2, then passes through the optical connector 3 and the optical combiner 5, and then goes to the input of the optical amplifier 6. In the optical amplifier 6, the reflected optical pulse is amplified and filtering it from noise. The reflected optical pulse amplified and filtered out from noise is fed to the input of the optical splitter 4, where it branches out in the indicated two directions.

То есть по одному направлению оптический импульс поступает на вход оптоэлектронного преобразователя 7, где преобразуется в электрический импульс, который далее поступает на вход блока 8 выделения характерных импульсов, а по другому направлению - поступает на соответствующий вход оптического объединителя 4, с выхода которого поступает на однонаправленный вход оптического соединителя 3.That is, in one direction the optical pulse is fed to the input of the optoelectronic converter 7, where it is converted into an electrical pulse, which is then fed to the input of the characteristic pulse extraction unit 8, and in the other direction, it is fed to the corresponding input of the optical combiner 4, from the output of which it goes to unidirectional optical connector input 3.

Далее рассмотренный цикл прохождения рабочего оптического импульса по оптическому тракту повторяется, а именно, оптический импульс проходит через оптический соединитель 3, блок 2 управляемой задержки и оптоволоконную линию 1, поступает в блок 14 формирования прямого и отраженного сигналов, возвращается из него и проходит в обратном направлении через оптоволоконную линию 1, блок 2 управляемой задержки, оптический соединитель 3, оптический объединитель 5, оптический усилитель 6 и вновь поступает на вход оптического разветвителя 4, где разветвляется по рассмотренным двум направлениям.Further, the considered cycle of the working optical pulse passing through the optical path is repeated, namely, the optical pulse passes through the optical connector 3, the controlled delay unit 2 and the fiber optic line 1, enters the direct and reflected signal generation unit 14, returns from it and passes in the opposite direction through the optical fiber line 1, the controlled delay unit 2, the optical connector 3, the optical combiner 5, the optical amplifier 6 and again fed to the input of the optical splitter 4, where the branch It is considered in the two directions considered.

Таким образом, запускающий импульс инициирует процесс генерации последовательности рабочих оптических импульсов, циркулирующих по оптоволоконной линии 1 в прямом и обратном направлениях. В этой генерируемой последовательности оптических импульсов временной интервал между соседними импульсами (период следования Т_опт) определяется задержками, вносимыми оптоволоконной линией 1 (τ₁) и блоком 2 управляемой задержки (τ₂), то есть Т_опт=2⋅(τ₁+τ₂). (Задержки, вносимые остальными элементами оптического тракта, здесь и далее не рассматриваются ввиду их незначительности по сравнению с задержками, вносимыми оптоволоконной линией 1 и блоком 2 управляемой задержки).Thus, the triggering pulse initiates the process of generating a sequence of working optical pulses circulating along the optical fiber line 1 in the forward and reverse directions. In this generated sequence of optical pulses, the time interval between adjacent pulses (the repetition period T _opt ) is determined by the delays introduced by the fiber optic line 1 (τ ₁ ) and the controlled delay unit 2 (τ ₂ ), i.e., T _opt = 2⋅ (τ ₁ + τ ₂ ). (The delays introduced by the remaining elements of the optical path are not considered hereinafter due to their insignificance compared to the delays introduced by the optical fiber line 1 and the controlled delay unit 2).

Задержка τ₁, вносимая оптоволоконной линией 1, является для периода Т_опт возмущающим неуправляемым фактором, обусловленным, в основном, изменениями температуры окружающей среды, воздействующей на оптоволоконную линию 1.The delay τ ₁ introduced by the fiber optic line 1 is for the period T _{opt a} disturbing uncontrollable factor, caused mainly by changes in the ambient temperature acting on the fiber optic line 1.

Задержка τ₂, вносимая блоком 2 управляемой задержки, является для периода Т_опт управляемым фактором, наличие которого позволяет, во-первых, осуществлять подстройку временного положения характерных оптических импульсов относительно временных меток, формируемых формирователем 10 шкалы времени, а во-вторых, стабилизировать временное положение оптических импульсов путем компенсации возникающих изменений задержки в оптоволоконной линии 1 посредством соответствующих по величине и противоположных по знаку изменений задержки в блоке 2 управляемой задержки.The delay τ ₂ introduced by the controlled delay unit 2 is for the period T _{opt a} controlled factor, the presence of which allows, firstly, to adjust the temporal position of the characteristic optical pulses relative to the time stamps generated by the shaper 10 of the time scale, and secondly, to stabilize the time the position of the optical pulses by compensating for the occurring changes in the delay in the optical fiber line 1 by means of the corresponding in magnitude and opposite in sign changes in the delay in the block 2 control delayed.

В рассматриваемом примере характерным оптическим импульсом является каждый N-й импульс в последовательности оптических импульсов, прошедших через оптоволоконную линию 1 в прямом и обратном направлениях, где значение N соответствует числу импульсов, приходящихся на определенный, например, секундный интервал времени. Значение N определяется для усредненных условий эксплуатации либо экспериментально, либо путем вычислений через определение величины периода Т_опт.In this example, a characteristic optical pulse is each Nth pulse in the sequence of optical pulses transmitted through the optical fiber line 1 in the forward and reverse directions, where the value N corresponds to the number of pulses occurring in a certain, for example, second time interval. The value of N is determined for the averaged operating conditions either experimentally or by calculation through the determination of the period T _opt .

Указанным характерным оптическим импульсам соответствуют характерные электрические импульсы, получаемые на выходе блока 8 выделения характерных импульсов, который осуществляет выделение каждого N-го импульса из последовательности импульсов, поступающих на его вход с выхода оптоэлектронного преобразователя 7 (за исключением первого устанавливающего импульса). В установившемся режиме (после завершения процедуры подстройки, описываемой ниже) временные промежутки между характерными импульсами (оптическими и электрическими) и их временное положение соответствуют временным меткам, формируемым формирователем 10 шкалы времени.These characteristic optical pulses correspond to characteristic electrical pulses obtained at the output of the characteristic pulse extraction unit 8, which extracts each Nth pulse from a sequence of pulses arriving at its input from the output of the optoelectronic converter 7 (except for the first setting pulse). In the steady state (after completion of the adjustment procedure described below), the time intervals between the characteristic pulses (optical and electrical) and their temporal position correspond to time stamps generated by the former 10 of the time scale.

Импульсы, снимаемые с выхода блока 8 выделения характерных импульсов, поступают на сигнальный вход детектора 9 рассогласования, на опорный вход которого поступают импульсы временных меток с выхода формирователя 10 шкалы времени.The pulses taken from the output of the block 8 of the selection of characteristic pulses are fed to the signal input of the mismatch detector 9, the reference input of which receives pulses of time stamps from the output of the former 10 of the time scale.

Детектор 9 рассогласования формирует на своем выходе сигнал, величина и знак которого характеризуют величину и знак временного рассогласования между импульсами, поступающими на его сигнальный и опорный входы. Этот выходной сигнал, являющийся сигналом ошибки, поступает на вход формирователя 13 управляющего сигнала, где на его основе формируется управляющий сигнал для блока 2 управляемой задержки. Задержка, вносимая блоком 2, изменяется, подстраивая временное положение характерного электрического импульса (и, следовательно, характерного оптического импульса) относительно временной метки шкалы времени.The mismatch detector 9 generates a signal at its output, the magnitude and sign of which characterize the magnitude and sign of the temporary mismatch between the pulses arriving at its signal and reference inputs. This output signal, which is an error signal, is fed to the input of the driver 13 of the control signal, where on its basis a control signal is generated for block 2 controlled delay. The delay introduced by block 2 changes, adjusting the temporal position of the characteristic electrical pulse (and, therefore, the characteristic optical pulse) relative to the time stamp of the time scale.

После завершения процедуры подстройки, что характеризуется совпадением во времени импульсов, поступающих на опорный и сигнальный входы детектора 9 рассогласования, управляющий сигнал, поступающий с выхода формирователя 13 управляющего сигнала, поддерживает установившееся состояние блока 2 управляемой задержки.After completing the adjustment procedure, which is characterized by the coincidence in time of the pulses arriving at the reference and signal inputs of the mismatch detector 9, the control signal coming from the output of the control signal generator 13 maintains the steady state of the controlled delay unit 2.

В случае дестабилизирующего воздействия на оптоволоконную линию 1, приводящего к изменению вносимой ею задержки и, соответственно, рассогласованию импульсов, поступающих на опорный и сигнальный входы детектора 9 рассогласования (что соответствует рассогласованию временной метки и характерного оптического импульса), на его выходе формируется соответствующий сигнал ошибки. Под действием сигнала ошибки формирователь 13 управляющего сигнала формирует управляющий сигнал для блока 2 управляемой задержки. Блок 2 управляемой задержки изменяет вносимую им задержку таким образом, чтобы временное положение характерных оптических импульсов совпадало с временным положением временных меток, формируемых формирователем 10 шкалы времени.In the case of a destabilizing effect on the optical fiber line 1, which leads to a change in the delay introduced by it and, accordingly, the mismatch of the pulses arriving at the reference and signal inputs of the mismatch detector 9 (which corresponds to the mismatch of the time stamp and the characteristic optical pulse), an appropriate error signal is generated at its output . Under the influence of the error signal, the driver 13 of the control signal generates a control signal for the block 2 controlled delay. The controlled delay unit 2 changes the delay introduced by it in such a way that the time position of the characteristic optical pulses coincides with the time position of the time marks generated by the time scaler 10.

Таким образом, в установившемся режиме по оптоволоконной линии 1 циркулируют оптические импульсы, частота и период следования которых поддерживаются стабильными в изменяющихся условиях внешней среды, воздействующей на оптоволоконную линию 1. При этом временное положение характерных оптических импульсов совпадает с временными метками, формируемыми формирователем 10 шкалы времени. Это позволяет на синхронизируемом объекте использовать оптические импульсы, поступающие с оптоволоконной линии 1, для целей частотной и временной синхронизации. Для реализации этих целей на синхронизирующем объекте оптические импульсы, проходящие в прямом направлении через блок 14 формирования прямого и отраженного сигналов, поступают на вход оптоэлектронного преобразователя 15, где преобразуются в электрические импульсы, которые далее поступают на вход блока 16 формирования синхронизирующих импульсов.Thus, in the steady state, optical pulses circulate along the optical fiber line 1, the frequency and repetition period of which are kept stable under changing environmental conditions affecting the optical fiber line 1. In this case, the temporal position of the characteristic optical pulses coincides with the time marks formed by the former 10 of the time scale . This allows you to use the optical pulses from the fiber optic line 1 at the synchronized object for the purposes of frequency and time synchronization. To achieve these goals at the synchronizing object, optical pulses passing in the forward direction through the direct and reflected signal generation unit 14 are fed to the input of the optoelectronic converter 15, where they are converted into electrical pulses, which are then fed to the input of the synchronizing pulse generating unit 16.

Блок 16 формирования синхронизирующих импульсов в рассматриваемом примере осуществляет выделение каждого N-го импульса из последовательности импульсов, поступающих на его вход. Временной интервал между выделяемыми N-ми импульсами соответствует временному интервалу между временными метками, формируемыми формирователем 10 шкалы времени, а временное положение выделяемых N-х импульсов стабильно и соответствует временному положению указанных временных меток с учетом постоянного сдвига Δt, равного половине периода следования оптических импульсов по оптоволоконной линии 1 в установившемся режиме (Δt=Т_опт/2).Block 16 of the formation of synchronizing pulses in this example, allocates each N-th pulse from a sequence of pulses arriving at its input. The time interval between the allocated N-th pulses corresponds to the time interval between time stamps generated by the shaper 10 of the time scale, and the temporal position of the allocated N-pulses is stable and corresponds to the time position of the indicated time stamps taking into account the constant shift Δt equal to half the period of the optical pulses fiber optic line 1 in steady state (Δt = T _opt / 2).

Стабильное временное положение импульсов, снимаемых с выхода блока 16 формирования синхронизирующих импульсов, и их привязка к шкале времени синхронизирующего объекта позволяет непосредственно использовать эти импульсы на синхронизируемом объекте в целях частотной и временной синхронизации. При этом в силу постоянства указанного временного сдвига Δt он может быть учтен в качестве постоянной поправки при формировании шкалы времени синхронизируемого объекта.The stable temporal position of the pulses taken from the output of the block 16 generating synchronizing pulses, and their binding to the time scale of the synchronizing object allows you to directly use these pulses on the synchronized object for frequency and time synchronization. Moreover, due to the constancy of the indicated time shift Δt, it can be taken into account as a constant correction when forming the time scale of the synchronized object.

Таким образом, заявляемая система позволяет осуществлять передачу стабильных синхронизирующих импульсов на синхронизируемый объект по оптоволоконной линии связи, давая возможность потребителю на их основе формировать собственную шкалу времени, синхронизированную со шкалой времени синхронизирующего объекта, а также осуществлять необходимую потребителю частотную и временную синхронизацию. При этом, в отличие от прототипа, уже не требуется наличия собственного генератора на синхронизируемом объекте, а также средств сличения шкал времени синхронизирующего и синхронизируемого объектов.Thus, the inventive system allows the transfer of stable synchronizing pulses to a synchronized object via a fiber optic communication line, allowing the consumer to form their own time scale based on them, synchronized with the time scale of the synchronizing object, and also to carry out the frequency and time synchronization necessary for the consumer. In this case, unlike the prototype, it is no longer required to have an own generator on the synchronized object, as well as means for comparing the time scales of synchronized and synchronized objects.

Рассмотренное показывает, что заявляемое изобретение осуществимо и обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в создании системы синхронизации пространственно разнесенных объектов, основанной на ином, чем в прототипе, принципе, а именно принципе передачи собственно синхронизирующих импульсов на синхронизируемый объект по оптоволоконной линии связи.The above shows that the claimed invention is feasible and ensures the achievement of a technical result, which consists in creating a synchronization system for spatially separated objects, based on a different principle than the prototype, namely, the principle of transferring the proper synchronizing pulses to the synchronized object via an optical fiber communication line.

Источники информацииInformation sources

1. Донченко С.С., Колмогоров О.В., Прохоров Д.В. Система одно- и двухсторонних сравнений шкал времени // Измерительная техника, 2015, №1, с. 14-17.1. Donchenko S. S., Kolmogorov O. V., Prokhorov D. V. The system of one- and two-way comparisons of time scales // Measuring equipment, 2015, No. 1, p. 14-17.

2. RU 166018 (U1), G04C 13/02, опубл. 10.11.2016.2. RU 166018 (U1), G04C 13/02, publ. 11/10/2016.

3. RU 2547662 (C1), G04C 10/02, опубл. 10.04.2015.3. RU 2547662 (C1), G04C 10/02, publ. 04/10/2015.

4. RU 2384955 (C1), H04J 14/08, H04D 10/12, опубл. 20.04.2009.4. RU 2384955 (C1), H04J 14/08, H04D 10/12, publ. 04/20/2009.

5. RU 168352 (U1), Н04В 10/25, опубл. 30.01.2017.5. RU 168352 (U1), Н04В 10/25, publ. 01/30/2017.

6. RU 2050017 (C1), G06E 3/00, опубл. 10.12.1995.6. RU 2050017 (C1), G06E 3/00, publ. 12/10/1995.

7. RU 166049 (U1), G02F 1/39, опубл. 10.11.2016.7. RU 166049 (U1), G02F 1/39, publ. 11/10/2016.

Claims

1. The synchronization system of spatially separated objects containing a fiber optic line connecting the synchronizing and synchronized objects, and the synchronizing object contains a shaper time scale, the first optoelectronic converter, an optical combiner, an optical splitter and an optical connector, and the first end of the fiber optic line is connected to the output-input of the optical a connector whose unidirectional input is connected to the first output of the optical splitter, and the unidirectional output - with the first input of the optical combiner, while the synchronized object contains a direct and reflected signal generation unit optically coupled to the second end of the optical fiber line, the direct signal output of which is connected to the input of the second optoelectronic converter, characterized in that the synchronized object contains a synchronization pulse generation unit, input which is connected to the output of the second optoelectronic converter, the first end of the fiber optic line is connected to the output-input of the optical connection An amplifier is connected through a controlled delay unit located on the synchronizing object, while the synchronizing object also contains an optical amplifier, the input of which is connected to the output of the optical combiner, and the output is connected to the input of the optical splitter, the second output of the optical splitter is connected to the input of the first optoelectronic converter, the output of the first optoelectronic converter connected to the input of the block characteristic pulses, the output of which is connected to the signal input of the mismatch detector, the output of the detector A discord of mismatches is connected to the input of the driver of the control signal, the output of which is connected to the control input of the controlled delay unit, the reference input of the mismatch detector is connected to the output of the driver of the timeline, which is also connected to the input of the driver of the trigger pulse, and the output of the driver of the trigger pulse is connected to the input of the electro-optical converter, the output of which is connected to the second input of the optical combiner.

2. The system according to claim 1, characterized in that the direct and reflected signal generation unit contains an auxiliary optical amplifier, the input of which is connected to the unidirectional output of the auxiliary optical connector, and the output is connected to the input of the auxiliary optical splitter, the first output of which forms the direct signal output of the unit and the second output is connected to the unidirectional input of the auxiliary optical connector, the input-output of which forms the input-output of the direct and reflected signal generation unit, optical and connected to the second end of the fiber line.