京準(zhǔn)電力系統(tǒng)衛(wèi)星時空信號安全防護(hù)隔離裝置

京準(zhǔn)電力系統(tǒng)衛(wèi)星時空信號安全防護(hù)隔離裝置

1、主要特點
★信號加固功能：
GPS/BDS單系統(tǒng)信號拒止情況下（包含受到GPS L1欺騙干擾、GPS L1壓制干擾、BDS B1欺騙干擾、BDS B1壓制干擾），能夠繼續(xù)保持安全信號正常輸出，信號精度≤100ns；
當(dāng)所有衛(wèi)星導(dǎo)航信號全都被拒止的條件下，提供安全信號輸出，信號精度≤500ns，維持時間≥1小時。
★設(shè)備安全功能：
支持天線的開路、短路檢測，保證設(shè)備使用安全；
★安全隔離功能：
具備GPS、BDS信號隔離功能，可及時對干擾信號（GPS L1欺騙干擾、GPS L1壓制干擾、BDS B1欺騙干擾、BDS B1壓制干擾等）進(jìn)行隔離，不影響授時系統(tǒng)安全。
★抗干擾防欺騙功能：
具備抗壓制干擾和欺騙干擾，可對欺騙干擾信號進(jìn)行有效檢測與識別。
★監(jiān)測功能：
衛(wèi)星信號實時監(jiān)測——全天候監(jiān)測所接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號質(zhì)量，分析其授時服務(wù)完好性和可用性；
信號異常及時告警——導(dǎo)航衛(wèi)星不可用（如國家區(qū)域保護(hù)、GPS服務(wù)關(guān)閉等）、質(zhì)量降低（如干擾等）時，以指示燈和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)方式給出告警；
授時精度實時監(jiān)測——可外接1PPS輸入，對輸入信號及衛(wèi)星授時信號精度進(jìn)行比對監(jiān)測。
具備可視化監(jiān)控界面——可對設(shè)備工況進(jìn)行實時顯示，并將異常情況以日志形勢進(jìn)行上報，支持按照電力標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行上報
設(shè)備具備液晶顯示屏——可顯示設(shè)備工況、生成信號監(jiān)測，衛(wèi)星信號監(jiān)測等情況
2、主要功能
衛(wèi)星接收功能：BDS B1I、GPS L1CA；
干擾檢測及告警：檢測到底噪提高后及時告警；
欺騙檢測及告警：判斷、識別欺騙信號并告警；
饋線檢測及告警：實時檢測饋線是否存在開路、短路及損耗過大等異常情況并發(fā)出告警；
饋線短路保護(hù)功能：饋線長期處于短路狀態(tài)時，不損壞設(shè)備內(nèi)部器件；
退出無礙：失電或故障時，衛(wèi)星信號正常通過，不影響后級設(shè)備運行；
無縫轉(zhuǎn)換：生成信號可實現(xiàn)輸入GPS信號、輸出BDS信號或輸入BDS信號、輸出GPS信號的無縫轉(zhuǎn)換，原授時系統(tǒng)無感知；
同步保持：生成信號可對天與真實導(dǎo)航信號保持同步，為后端設(shè)備提供高精度授時信號；
拒止維持：衛(wèi)星導(dǎo)航信號拒止時，自主為現(xiàn)有BDS/GPS授時系統(tǒng)提供不中斷的授時服務(wù)；
頻點隔離：及時將欺騙、干擾信號（GPS欺騙、GPS壓制干擾、BDS欺騙、BDS壓制干擾等）隔離，保證生成信號不受影響；
遠(yuǎn)程監(jiān)控：遠(yuǎn)程 Web 界面監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)，設(shè)置工作參數(shù)；
告警指示：指示燈包括電源狀態(tài)指示、授時狀態(tài)指示、PPS狀態(tài)指示、北斗天線故障指示、北斗信號通斷指示、北斗信號生成狀態(tài)指示、北斗信號干擾指示、北斗信號欺騙指示、GPS天線故障指示、GPS信號通斷指示、GPS信號生成狀態(tài)指示、GPS信號干擾指示、GPS信號欺騙指示；
告警接點控制：通過干接點輸出裝置失電告警、裝置輸入信號/模塊異常告警、輸出BDS信號狀態(tài)、輸出GPS信號狀態(tài)；

3、主要指標(biāo)
工作頻段：接收/輸出頻段BDS+GPS
授時精度：100ns
告警時間：小于10s
告警解除時間：小于30s
維持能力：≤500ns@6小時
信號功率：-130dBm至-70dBm
工作溫度：-30℃至+70℃（主機(jī)室內(nèi)安裝）
供電電壓：雙電源供電，AC/DC 220V

4、設(shè)備接口
衛(wèi)星信號輸入：2路BNC
安全信號輸出：2路BNC
1PPS時間輸出：1路BNC
10MHz輸出：1路BNC
管理接口：RJ45網(wǎng)口
調(diào)試接口：具備獨立的CONSOLE及RJ45調(diào)試接口；
設(shè)備尺寸：19寸機(jī)箱，1U
重量：≤5kg
功耗：≤40W

5、設(shè)備詳細(xì)介紹

6.1接口
6.1.1顯示屏
1）第一頁說明

圖2 顯示屏第一頁
第一行顯示北京時間；
第二行顯示天線1的電流檢測和狀態(tài)，天線狀態(tài)見表2，射頻輸出通斷狀態(tài)見表3；
第三行顯示天線2的電流檢測和狀態(tài)，天線狀態(tài)見表2，射頻輸出通斷狀態(tài)見表3；
第四行顯示BDS和GPS的可用衛(wèi)星數(shù)目，以及告警狀態(tài)，告警狀態(tài)見表4。
表2 天線狀態(tài)
序號 狀態(tài) 定義
1 normal 正常
2 open 開路
3 short 短路
表3 射頻輸出通斷狀態(tài)
序號 狀態(tài) 定義
1 on 連通
2 off 關(guān)斷
表4 導(dǎo)航信號告警狀態(tài)
序號 狀態(tài) 定義
1 NS 未捕獲到衛(wèi)星
2 AT 正常
3 SP 欺騙
4 JM 干擾
5 SJ 欺騙+干擾

2）第二頁說明

圖3 顯示屏第二頁
第一行顯示北京時間；
第二行顯示原子鐘的狀態(tài)，詳情見授時設(shè)備狀態(tài)（表5，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品不配備原子鐘）；
第三行顯示恒溫晶振的狀態(tài)，詳情見授時設(shè)備狀態(tài)（表5）；
第四行顯示pps授時誤差，授時模塊與恒溫晶振本身的pps偏差，拒止維持守時階段該值無效。
表5 授時設(shè)備狀態(tài)
序號 狀態(tài) 定義
1 offline 未檢測到設(shè)備
2 undo 未授時
3 syncing（首次開機(jī)時） 馴服中
4 syncing（衛(wèi)星信號恢復(fù)正常后） 淺馴服
5 synced（首次開機(jī)馴服完成后） 同步保持
6 synced（拒止維持恢復(fù)到同步保持狀態(tài)） 深馴服
7 time-keeping 拒止維持
8 warning 設(shè)備由拒止維持恢復(fù)到同步保持狀態(tài)前，若再次出現(xiàn)信號被全部拒止情況，則設(shè)備會出現(xiàn)warning狀態(tài)。warning狀態(tài)下的設(shè)備處于拒止維持狀態(tài)，安全信號輸出不受影響，且可以在信號拒止情況消失后自動恢復(fù)。該狀態(tài)僅對短時間內(nèi)多次信號拒止情況做出風(fēng)險提示，提醒用戶排查異常干擾情況，不代表設(shè)備信號輸出或工作模式出現(xiàn)異常。

3）第三頁說明

圖4 顯示屏第三頁
第一行顯示北京時間；
第二行顯示授時設(shè)備軟件版本號；
第三行顯示授時設(shè)備IP；
第四行顯示授時設(shè)備主芯片溫度。
6.1.2指示燈

圖5 指示燈
指示燈詳細(xì)狀態(tài)指示如下表6所示。

表6 指示燈狀態(tài)
指示燈 燈光狀態(tài) 指示狀態(tài)
授時 紅燈常亮 未授時
綠燈常亮 GNSS模塊完成授時

1PPS
紅燈常亮 首次開機(jī)時：正在初始化
信號拒止情況恢復(fù)后：設(shè)備已恢復(fù)到同步保持狀態(tài)，信號輸出正常，晶振處于淺馴服狀態(tài)
綠燈閃爍 恒溫晶振/原子鐘守時中，有安全信號和1PPS輸出
綠燈常亮 恒溫晶振/原子鐘馴服完成，有安全信號1PPS輸出
天線 紅燈常亮 衛(wèi)星導(dǎo)航天線開路/短路告警
綠燈常亮 衛(wèi)星導(dǎo)航天線工作正常
通斷
（僅在通斷模式下啟用） 紅燈常亮 衛(wèi)星導(dǎo)航信號輸出關(guān)斷
綠燈常亮 衛(wèi)星導(dǎo)航信號輸出連通
燈熄滅 切換到生成信號輸出
生成 紅燈常亮 生成信號未輸出
BDS綠燈常亮 生成信號正在輸出
燈熄滅 切換到衛(wèi)星導(dǎo)航信號通斷模式
干擾 紅燈常亮 干擾告警
燈熄滅 無干擾告警
欺騙 紅燈常亮 欺騙告警
燈熄滅 無欺騙告警

6.1.3 裝置接口
1）前面板

圖6 前面板
NTP口作用同Console口，只是接口類型上的區(qū)別。ETH0口為網(wǎng)口，出廠默認(rèn)IP為：192.168.42.120，還可以作為NTP Server實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)授時，可根據(jù)用戶需求開放此功能。
Console口是串口格式，波特率115200，數(shù)據(jù)位8bits，停止位1bit，校驗位無；目前主要用于設(shè)備調(diào)試。
2）后面板

圖7 后面板
（1）干接點接口
干接點接口兩個一組，一共四組，從左到右分別是電源PWR、告警ALM、BDS狀態(tài)和GPS狀態(tài)。每組干接點狀態(tài)斷開表示正常，閉合表示異常告警。常閉接點，額定電壓50V，額定功率25W。
干接點 狀態(tài)
PWR 電源失電告警常閉接點
ALM 整機(jī)、模塊、天線檢測等異常告警常閉接點
BDS 北斗信號監(jiān)測異常、不可用、干擾、欺騙等異常告警常閉接點
GPS GPS信號監(jiān)測異常、不可用、干擾、欺騙等異常告警常閉接點
（2）ETH1接口
ETH1用于程序升級和防欺騙參數(shù)控制，出廠默認(rèn)IP為：192.168.42.100。
（3）ETH2接口
保留網(wǎng)口，根據(jù)用戶需求開發(fā)特殊功能。
（4）1PPS接口
輸出1PPS秒脈沖信號，默認(rèn)脈寬100ms，上升沿有效，TTL電平。
（5）10MHz接口
輸出10MHz時鐘正弦波信號。
（6）BDS輸出和GPS輸出接口
默認(rèn)情況下BDS輸出接口輸出BDS安全信號，GPS輸出接口GPS安全信號，可通過web界面控制安全信號輸出為BDS、GPS或BDS+GPS混合信號三種模式。另外，在通斷模式下啊，BDS輸出、GPS輸出接口也可以作為信號直連轉(zhuǎn)發(fā)接口，在欺騙干擾存在時對相應(yīng)接口信號進(jìn)行阻斷。
（7）BDS輸入和GPS輸入接口
支持雙天線、單天線兩種工作模式，雙天線情況下BDS輸入接口和GPS輸入接口分別為BDS天線輸入和GPS天線輸入；單天線工作模式下，可接入BDS輸入接口，同時對BDS、GPS雙系統(tǒng)信號進(jìn)行保護(hù)。
（8）常用電源和備用電源接口
常用電源和備用電源為冗余熱備，每個電源都是交流、直流自適應(yīng)、110V/220V自適應(yīng)。
（9）接地端子
接地端子為直流接口，可通過接地M3螺釘，壓環(huán)，接入機(jī)柜地線。
6.2 安裝說明
6.2.1導(dǎo)航天線安裝位置要求

圖8 導(dǎo)航天線安裝示意圖
1）導(dǎo)航天線應(yīng)安裝在室外開闊的位置上，保證周圍較大的遮擋物（如樹木、鐵塔、樓房等）對天線的遮擋不超過30度，天線豎直向上的視角應(yīng)大于120度。
2）為避免反射波的影響，導(dǎo)航天線應(yīng)遠(yuǎn)離周圍尺寸大于200mm的金屬物2m以上。
3）導(dǎo)航天線遠(yuǎn)離其他發(fā)射設(shè)備（3m以上距離，如果發(fā)射功率大，適當(dāng)增加隔離屏蔽），不要安裝在微波天線、高壓線纜的下方，避免其他發(fā)射天線的輻射方向?qū)?zhǔn)導(dǎo)航天線。
4）雙天線安裝時要保持200mm以上的間距，兩根天線線纜盡量使用相同型號、相同長度，尤其長度差不要超過5m。
5）天線線纜不要太短導(dǎo)致受力壓迫，鋪設(shè)轉(zhuǎn)彎半徑不易過小；天線線纜不要太長，不要盤起，避免引起信號衰減。
6.2.2安全防護(hù)要求
1）導(dǎo)航天線固定位置必須放置在避雷針90°角保護(hù)范圍內(nèi)，且水平距離2m以上。
2）推薦使用導(dǎo)航天線浪涌保護(hù)器，串接在天線饋線與設(shè)備之間，靠近設(shè)備一端。
3）安全隔離裝置采用雙電源供電，雙電源應(yīng)該來自不同供電系統(tǒng)。
4）機(jī)箱后面板有接地端子，需要采用2mm2以上的接地線可靠接地。
5）機(jī)箱上下方至少留出1U的間隔，便于設(shè)備良好散熱。
6.3 使用說明
6.3.1設(shè)備連接

圖9 設(shè)備連接示意圖
通過web界面控制輸出信號為通斷模式時，BDS輸出的信號是經(jīng)過通、斷控制的BDS輸入的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，GPS輸出的信號是經(jīng)過通、斷控制的GPS輸入的衛(wèi)星導(dǎo)航信號。
通過web界面控制輸出信號為生成模式時，BDS輸出的信號是生成的BDS導(dǎo)航信號，GPS輸出的信號是生成的GPS導(dǎo)航信號。
BDS天線和GPS天線線纜盡量使用相同型號、相同長度，避免二者功率相差太大影響防欺騙抗干擾性能。
如果BDS/GPS輸入信號需要使用功分器分為多路，使用多臺安全隔離裝置/接收機(jī)時，功分器必須使用無源功分器。如果使用有源功分器，需要確認(rèn)功分的信號功率、信噪比是否相同，否則會影響安全隔離裝置的性能。
6.3.2上電檢查
天線和射頻線纜、電源和接地端子都正確連接完成后，首先進(jìn)行上電檢查。
后面板每個電源插座旁都有一個開關(guān)，按下開關(guān)至“-”時，設(shè)備電源導(dǎo)通。開機(jī)系統(tǒng)啟動時間大約20s，系統(tǒng)啟動之后，顯示屏和指示燈點亮，然后觀察開機(jī)自檢狀態(tài)，天線檢測是否正常，收星是否正常。

圖11 WEB界面設(shè)備狀態(tài)信息
安全隔離狀態(tài)是設(shè)備各個子模塊的實時狀態(tài)顯示，包括：
1）電源模塊：可識別主電源和備用電源。
2）BDS輸入：檢測BDS輸入的天線狀態(tài)，包括正常、開路、短路三種狀態(tài)。
3）GPS輸入：檢測GPS輸入的天線狀態(tài)，包括正常、開路、短路三種狀態(tài)。
4）BDS輸出：BDS輸出信號狀態(tài)，分為信號生成、射頻轉(zhuǎn)發(fā)兩種狀態(tài)。信號生成：自主生成衛(wèi)星導(dǎo)航信號。射頻轉(zhuǎn)發(fā)：轉(zhuǎn)發(fā)輸入的衛(wèi)星導(dǎo)航信號。通過WEB界面配置模塊進(jìn)行切換。
5）GPS輸出：GPS輸出信號狀態(tài)，分為信號生成、射頻轉(zhuǎn)發(fā)兩種狀態(tài)。信號生成：自主生成衛(wèi)星導(dǎo)航信號。射頻轉(zhuǎn)發(fā)：轉(zhuǎn)發(fā)輸入的衛(wèi)星導(dǎo)航信號。通過WEB界面配置模塊進(jìn)行切換。
6）授時板卡：授時模塊的工作狀態(tài)，分為未定位、正在定位、已定位。
7）時鐘模塊：時鐘模塊的工作狀態(tài)，分為未馴服、正在馴服、已馴服、保持中。
8）信號生成：信號生成模塊的工作狀態(tài)，分為工作中、未工作(切換到射頻轉(zhuǎn)發(fā)模式)
9）BDS告警：BDS輸入信號狀態(tài)，分為正常、無信號、欺騙、干擾。
10）GPS告警：GPS輸入信號狀態(tài)，分為正常、無信號、欺騙、干擾。
GNSS信號接收狀態(tài)是設(shè)備收到的GNSS衛(wèi)星信號的狀態(tài)，包括：
1）BDS衛(wèi)星數(shù)：接收到BDS的衛(wèi)星數(shù)。
2）GPS衛(wèi)星數(shù)：接收到GPS的衛(wèi)星數(shù)。
3）參考系統(tǒng)：授時模塊優(yōu)先參考的導(dǎo)航系統(tǒng)。
4）經(jīng)度、緯度、高度：為接收天線的當(dāng)前位置。
GNSS信號生成狀態(tài)是設(shè)備輸出的生成的GNSS衛(wèi)星信號的狀態(tài)，包括：
1）BDS衛(wèi)星數(shù)：接收到BDS的衛(wèi)星數(shù)。
2）GPS衛(wèi)星數(shù)：接收到GPS的衛(wèi)星數(shù)。
整機(jī)信息是設(shè)備的基本信息，包括：
1）本機(jī)IP：為設(shè)備現(xiàn)在的IP地址。
2）版本號：為該設(shè)備的版本號。
3）序列號：為該設(shè)備的產(chǎn)品序列號。
4.4.3 WEB界面配置
打開WEB界面配置頁面，如圖12所示。
1）整機(jī)IP地址：可更改隔離裝置的IP地址，更改完后重啟設(shè)備才能生效。
2）天線開路檢測閾值：電流檢測時，低于閾值為開路，高于閾值為正常。
3）BDS射頻輸出：可更改BDS輸出為射頻轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)航信號、自主生成導(dǎo)航信號，更改完需要重啟設(shè)備才能生效。
4）GPS射頻輸出：可更改GPS輸出為射頻轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)航信號、自主生成導(dǎo)航信號，更改完需要重啟設(shè)備才能生效。
5）PPS天線延遲：用戶標(biāo)定完饋線線纜時延，可以直接填入數(shù)值（單位為：ns）。
6）PPS用戶延遲：設(shè)備自身PPS延遲（單位為：ns），出廠時已經(jīng)完成標(biāo)定。
7）GNSS配置：此設(shè)置為授時優(yōu)先級，默認(rèn)優(yōu)先使用BDS、然后使用GPS。此配置不建議修改。
8）信號生成位置：經(jīng)度、緯度、高度（立即生效）。當(dāng)選擇自主生成導(dǎo)航信號時，更改該信號的位置信息。
9）信號生成-功率：更改信號生成功率，修改范圍為-130dB ~ -70dB。
10）信號生成-GNSS配置：可選擇輸出為單GPS信號、單BDS信號、GPS+BDS信號。
11）信號生成-信號延遲：可配置信號生成模塊的PPS延遲（單位為ns），出廠時已經(jīng)完成標(biāo)定。

圖12 WEB界面配置

4.4.4 WEB界面日志

圖13 日志界面
當(dāng)模塊狀態(tài)發(fā)生變化時，變化狀態(tài)會計入日志中。
日志記錄包括：
?單頻點干擾/欺騙信號日志
?輸入天線狀態(tài)異常日志（開路、短路告警）
?輸出信號通、斷日志
?授時狀態(tài)（包含定位和PPS輸出狀態(tài)）
?生成板卡狀態(tài)
?電源狀態(tài)
?開機(jī)自檢狀態(tài)

審核編輯 黃宇