NO763904L - Fremgangsm}te og apparat for opprettelse og korreksjon av en tidsreferanse. - Google Patents

Description

Tittel: Fremgangsmåte og apparat for opprettelse

og korreksjon av en tidsreferanse.

Foreliggende oppfinnelse angår et digitalt klokke-system, og

nærmere bestemt et sådant klokkesystem som styres av en tidskode som overføres ved hjelp av en jordsatelitt i bane rundt jorden.

Det har lenge vært behov for et system som er i stand til å overføre nøyaktig tidskode-informasjon mellom en hovedklokke og flere fjerntliggende lokale klokker, på forskjellige steder. Jordsatelitter anvendes for nærværende til oppsamling av data fra fjerntliggende observasjonspunkter, slik som f.eks. bøyer, automatiske værstasjoner, ballonger, luftfartøyer og skip. Sådanne fjerntliggende stasjoner krever nøyaktig dato- og tidsinformasjon for bestemmelse av det nøyaktige tidspunkt innenfor vedkommende år de frembragte data refererer seg til, og for å gjøre det mulig å opprette korrekt transmisjonsforbindelse med vedkommende jordsatelitter. I tillegg er nøyaktig tidspunkt innenfor et år påkrevet for navigasjonsformål i forbindelse med skip og luftfartøyer. Det har vært gjort tallrike tidligere forsøk på å synkronisere en fjerntliggende klokke med en hovedklokke. Tidligere kjente systemer av denne type er f.eks. omtalt i US-PS 3.728.485, . 3 .648.173, og 3.751.900, skjønt denne patentliste åpenbart ikke er, og heller ikke er beregnet på å være, fullstendig. I hvert av disse systemer overføres et signal som inneholder en nøyaktig tidsmarkering, fra en satelitt i bane. Tidsmarkeringen overføres med jevne mellomrom og anvendes av den fjerntliggende stasjon til tilsvarende klokkeinnstilling.. Et felles problem.ved systemer av denne type er å innledningsvis bringe den lokale klokke i tidssynkronisasjon med hovedklokken. Videre vil en hver mottagelse-avbrytelse for en lokal klokke føre til tap av tidssynkronisasjon.

En rekke synkrone meterologiske satelitter (SMS) som er opprettet

av National Aeronauties and Space Administration, samt

geostasjonære aktive miljø-satelitter (GOES) som styres av National Oceanic and Atmospheric Administration, sørger for å overføre dato- og tidsinformasjon i tids-multipleks med andre data som ikke skal omtales nærmere her. Den tidsinformasjon som avgis fra disse satelitter, overføres i en ytterst nøyaktig data-takt.

Nærmere bestemt overføres en dato- og tidskode-melding fra satelittene hvert 30. sekund, med begynnelse på hvert helt og halvt minutt.

De data som overføres under en og samme sådan 30 sekunds-periode

vil i det følgende bli betegnet som en data-liste. Den fullstendig tidskodemelding oppdeles i senderen i 4-bit-segmenter, som multipleks-overføres i vedkommende datastrøm med en synkronisasjons-sekvens i fastlagt bit^mønster samt ytterligere data som ikke anvendes i henhold til foreliggende oppfinnelse. - Hvert avsnitt av den overførte datastrøm som inneholder et 4-bits^tidskodesegment, vil i det følgende bli betegnet som en data-blokk. Den fullstendige tidskodemelding kan således sammensettes ved å fastlegge tidskodesegmentene innenfor datastrømmen, idet begynnelsen av tidskodemeldingen bestemmes og påfølgende segmenter lagres inntil hele meldingen er sammenstilt.. - Datas trømmen overføres i nøyaktig data-takt og er i seg selv en nøyaktig tidsbasisangivelse: I henhold til foreliggende oppfinnelse foreslås et digitalt klokkesystem som mottar det ovenfor nevnte tidsinformasjonssignal samt avkoder og fremviser dato- og tidsinformasjon for ytterligere anvendelse. I tillegg til dato- og tidsinformasjonen, overfører jordsatelittene informasjon med hensyn til sin egen navigeringsposisjon, således at det digitale klokkesystem kan angi denne posisjon med det formål å muliggjøre beregning av tidsforsinkelsen mellom utsendelse og mottagelse.

Foreliggende oppfinnelse bringes fortrinnsvis til utførelse ved

hjelp av en "firmware" programert mikro-regnemaskin. Systemet avsøker datastrømmen for å finne det faste bit-synkronisasjonsmønster med det formål å fastlegge tidskodesegmentene innenfor vedkommende datastrøm. De tidskodesegmenter som innleder tidskodemeldingen inneholder et ytterligere bit-synkronisasjonsmønster, som gjør det mulig for systemet å korrekt fastlegge begynnelsen av en tidskode-melding. Den digitale klokke sammenstiller de enkelte tidskodesegmenter til en fullstendig tidskodemelding og fremviser denne

melding på et digitalt fremvisningsorgan. En lokal—oscillator som utgjør en del av det digitale klokkesystem er faselåst til den nøyaktige datatakt for den mottatte datastrøm. Etter mottagelse, sammenstilling og fremvisning av den første tidskodemelding som befinner seg i datastrømmen, fortsetter det digitale klokkesystem å holde regning med tiden ved å telle de nøyaktige pulser som frembringes av den faselåste lokaloscillator.... Klokkesystemet mottar ytterligere tidskodemeldinger og sammenligner dem med den tid som fastlegges av klokken ved helling av nevnte pulser. Hvis sammenligningen faller heldig ut, hvilket vil si at sammenfallende tid fastslås, treffes ingen tiltak. Hvis imidlertid en feil finnes i sammenligningen, registrerer systemet dette forhold, men fortsetter uforstyrret. Etter at et forut bestemt antall sådanne feil er påvist, vil systemet sørge for å resynkronisere seg selv med datastrømmen og innstille sin tidstelling på nytt til å sammen-falle med den mottatte tidskodemelding... Hvis en avbrytelse finner sted i mottagelsen av datastrømmen, .vil det digitale klokkesystem fortsette å telle pulser uforstyrret.

Andre trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bli

omtalt i den følgende detaljerte beskrivelse av en foretrukket utførelse under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå:

Fig. 1 viser skjematisk plasseringsforholdet mellom hovedklokken og de fjerntliggende digitale klokker i henhold til oppfinnelsen._ Fig. 2 og 2a er diagrammer som skjematisk viser formatet av de data som overføres av jordsatelittene. Fig. 3a, 3b og 4 er flytdiagrammer som viser de logiske avgjørelser som treffes av det digitale klokkesystem i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5 er et skjematisk diagram i blokkform av det digitale klokke-system i henhold til foreliggende oppfinnelse, og Fig. 6 viser skjematisk i blokkform fremvisningsorganene for den klokke som er vist' i fig. 5.

I fig. 1 er deb vist i sterkt skjematisk form et eksempel på en rom-konfigurasjon av et digitalt klokkesystem i henhold til oppfinnelsen. En nøyaktig tidskilde, nemlig en atomklokke 10, forsyner sendere 12 med dato- og tidsinformasjon. Senderne 12 kombinerer denne tidskodeinformasjon med løpende informasjon om

.jordsatelittposisjonen og adressen til det data-oppsamlingspunkt som skal interogeres. Dette signal overføres til satelittene 14 og 16 i S-båndet for releoverføring til data-oppsamlingspunkter på

andre steder av jordoverflaten. Eksempler på sådanne data-oppsamlingspunkter er hydrologiske stasjoner 18, en seismisk stasjon 20, en Tsunamisk stasjon 22, sjøbøyer angitt ved 24, sjøgående fartøy angitt ved 26 samt luftfartøyer angitt ved 27.

De mottagere som befinner seg på dataoppsamlingsstedene er av vanlig utførelse og omfatter typisk en demodulator med en faselåsende sløyfe og en sporende båndvidde på 20 Hz, samt en tids-gjenvinnings-sløyfe for å utlede symbolsampling-synkronisering fra dataklokken. Utgangssignalene fra disse mottagere omfatter både et datasignal og

et dataklokke-signal, som anvendes av det digitale klokkesystem i henhold til oppfinnelsen, på den måte som vil bli beskrevet nedenfor. Tidsforsinkelsen for et signal som overføres fra senderne 12 og videreføres av satelittene 14 og 16 tilbake til andre områder av jordoverflaten, er av størrelsesorden 260.000 mikrosekunder. Nøyaktige forsinkelsestider kan beregnes hår det foreligger kjenn-skap til vedkommende satelittposisjon, og disse forsinkelser kan beregnes av digitalklokken i henhold til oppfinnelsen og anvendes som en automatisk korreksjon av klokketiden, men dette utgjør ingen del av den foreliggende foretrukkede utførelse av oppfinnelsen.

Formatet av de overførte data er vist i.fig. 2 og 2a. Disse data serie-overføres i en takt på 100 bit pr. sekund. Hver gruppe på 50 sådanne bit betegnes som en blokk. Overføringen av hver sådan blokk på 50 bit tar således 500 millisekunder. Hver sådan data-blokk er sammensatt av et 4-bits tidskodesegment, en synkronisasjons-kode på 15 bit med maksimal lengdesekvens (MLS-SYNC) og en inter-rogerings-adresse på 31 bit. Dette format er vist i fig. 2a, som i utvidet målestokk viser et avsnitt av det tidskodeformat som er vist i fig. 2. Hvert tidskode-segment er et avsnitt av den fullstendige tidskodemelding som frembringes av digitalklokken iløpet av en 30 .sekund periode. "MLS-SYNC"-koden er en forut bestemt fast bit-

o

sekvens som gjentas i hver datablokk og tillater en mottager å bestemme plasseringene av tidskodesegmentene og nevnte adresse-segmenter innenfor datastrømmen. Så snart digital-klokken således har gjenkjent MLS-koden, kan tidskodesegmentet i hver datablokk lokaliseres ved borttagning av 31 bits, samt derpå ekstraheres og sammensettes til en fullstendig tidskodemelding.... En sådan tidskode-melding er sammensatt av 10 tidskode-synkroniseringsordsegmenter,

som følges av 8 dato- og tidsangivelsessegmenter,. to korreksjons-segmenter og 13 satelittposisjon-segmenter. Som vist i'fig. 2,

tar det bare 16% sekund å overføre en sådan tidskodemelding i sin helhet. De gjenværende 13% sekund av dataliste-perioden-på 30 sekunder utnyttes ikke i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Synkronisering mellom den overførte datastrøm og den digitale klokkemottager opprettes på to nivåer. På det første nivå må mottageren bestemme hvor de fire bits tidskodesegmenter befinner seg i datastrømmen. Dette finner sted ved referanse til "MLS-SYNC"-koden. Så snart disse fire bits tidskodesegmenter er funnet, må mottageren bestemme hvor et bestemt segment hører tri innenfor datalisten på 30 sekunder. Dette bestemmes ved hjelp av 10 "SYNC"-ord som er plassert ved begynnelsen av hver 30 sekunders data-

liste. "SYNC"-ordene er 10 sekssifrede "A-er" for de tidskoder som overføres under vedkommende halve minutt. Digitalklokken lokaliserer således tidskodesegmentene innenfor datastrømmen og avsøker disse tidskodesegmenter inntil 10 påfølgende SYNC-ord er funnet. Ved dette tidspunkt begynner digitalklokken å sammenstille den fullstendige tidskodemelding. Det bør bemerkes at-skjønt denne tidskodemelding er tilstrekkelig for å bestemme dato og døgntid, overføres de overførte data i- en takt på nøyaktig 100 bit pr. sekund. Den nøyaktige takt av denne dataoverføring. utg.jør en ytterligere nøyaktig tidsreferanse.

Det digitale klokkesystem i henhold til oppfinnelsen drar nytte

av den dobbelte informasjon som således fremkommer, hvilket vil si at det dras nytte av det forhold at nøyaktig fremvisning av dato og døgntid kan opprettholdes enten ved direkte fremvisning av den mottatte tidskode, eller ved å telle nevnte 100 bit pr. sekund klokke-tid fra et begynnelsestidspunkt. I drift avsøker så den digitale klokke den innkommende datastrøm for å finne "MLS SYNC"-koden.

Etter å ha lokalisert denne kode, begynner klokken å ekstrahere

4 bits tidskodesegmenter, og søker gjennom disse for å finne 10 påfølgende "SYNC-ordsegmenter. Ved dette tidspunkt sammenstilles de gjenværende deler av tidskodesegmentene av digital-klokken til en fullstendig tidskodemelding, som lagres av klokken i en hukommelse og derpå fremvises på et digitalt fremvisningsorgan. Etter igangsetning ved mottagelsen av en første tidskodemelding, vil klokken fortsette å holde regning med tiden ved å telle klokkepulser på 100 bit pr. sekund, for oppdatering av sin hukommelse i overensstemmelse med dette samt fremvisning av den foreliggende tid representert ved de telte klokkepulser på sitt digitale fremvisningsorgan. Samtidig fortsetter klokken å motta ytterligere tidskodemeldinger hvert 30. 'sekund og sammenligner -de,'mottatte tidskodemeldinger med den tid som er lagret i digitalklokkens hukommelse. Hvis den mottatte tidskodemelding sammenfaller med den lagrede dato- og døgntid, vil klokken uforstyrret fortsette å telle klokkepulser. Hvis imidlertid den mottatte tidskodemelding er forskjellig fra den lagrede tidsinformasjon, vil klokken registrere denne feil, men ikke foreta noen forandring i sin lagrede tid. Bare etter påvisning av et forut bestemt antall av sådanne "ramme"-feil vil klokken korrigere seg selv til den mottatte tidskodemelding. Det bør imidlertid påpekes at før denne korreksjons-prosess finner sted, vil klokken atter en gang avsøke den mottatte data-strøm for å finne "MLS SYNG"-koden, for derved å sikre at den mottatte tidskodemelding som frembragte ramme-feilen faktisk var riktig mottatt. På denne måte forhindres digitalklokken fra å bli tilbakestilt, når intet satelittsignal er nærværende.

Ved en foretrukket utførelse: av oppfinnelsen, frembringes digital-klokke-systernet ved anvendelse av en mikro-regnemaskin. Denne mikro-regnemaskin som vil bli nærmere beskrevet i det følgende,

er av konvensjonell utførelse og er programmert med "firmware"som inneholdes i en hukommelse som bare er innrettet for utlesning. Det bør bemerkes at anvendelse av en programert mikro-regnemaskin for utførelse av foreliggende oppfinnelse er et fritt konstruksjons-valg, slik det vil bli nærmere forklart nedenfor, og oppfinnelsen kunne like godt bli bragt til utførelse av en fagmann på området ved anvendelse av en hvilken som helst annen passende konstruksjon for de digitale logiske kretser. For ytterligere å øke klokkesystemets

nøyaktighet, er klokkegeneratoren i mikro-regnemaskinen faselåst

med dataklokkens 100 bit pr. sekund. Hvis således av en eller

annen grunn det digitale klokkesystem ikke skulle motta dataklokkens 100 bit pr. sekund, kan det digitale klokkesystem telle etter

"sin egen klokke" inntil fornyet synkronisering med det overførte signal er oppnådd.

I fig. 3a, 3b og 4 er det vist et flytdiagram for de logiske operasjoner som utføres av digitalklokken... Det antas at et flytdiagram ut fra sin egenart hovedsakelig er selvforklarende og gir en klar anvisning av de tilsiktede logiske operasjoner. For således å unngå å belaste omtalen av fig. 3a, 3b og 4.med unødvendige detaljbeskrivelser er bare de grunnleggende operasjoner blitt tildelt henvisningstall for en nærmere beskrivelse.

Utgangspunktet for flytdiagrammet er en startblokk som er angitt

ved henvisningstallet 100. Regnemaskinen innstiller til å begynne med alle registre til 0, og slår av alle indikatorlys. Maskinen hopper så til en subrutine med betegnelsen "VENT", som er angitt i fig. 4 ved blokken 200. Denne subrutine "VENT." utfører en funksjon som går ut på avlesning av en inngangslinje til regnemaskinen og bestemmelse av om klokkepulser i en takt på 100 bit pr. sekund foreligger på denne linje. Denne avgjørelse gjøres i en avgjørelsesblokk 202. Før man går videre bør det bemerkes at digitalklokkens fremvisningsorgan utgjøres av .lysavgivende diode-sifre i konvensjonell utføelse og multiplekskobling, og dette fremvisningsorgan vil bli nærmere beskrevet i det følgende. Subrutinen "VENT" sørger videre for fremvisning-av nevnte multipleks-sifre en av gangen, så sant pulser fra en separat klokke med 8000 bit pr. sekund er nærværende. Denne avgjørelse tas i avgjørelsesblokken 204. Hvds;derfor hverken 100 bit pr. sekund eller 800 bit pr. sekund er nærværende, vil subrutinen "VENT" forløpe.i tilbakekoblingsløyfe til sin begynnelse inntil den ene eller den annen av de to klokke-pulstyper påvises. Ved påvisning av et pulstog med 8000 bit pr. sekund, vil avgjørelse-blokken 204 fremvise et siffer av den lagrede dato-

og døgntid. Ved påvisning av et pulstog med 100 bit pr. sekund, sørger avgjørelseblokken 202 for avgrening av programmet til en rutine som vil sørge for en inkrement-forskyvning av den indre hukommelse i digitalklokken med 0.01 sekund, hvoretter det treffes

en ytterligere avgjørelse i avgjørelsesblokken 206 med hensyn til om de påfølgende opptalte bits tilsvarer 0.99 sekunder. Hvis svaret er "Ja" vil regnemaskinen hoppe til en subrutine "VENT 100", angitt ved 400.

Subrutinen "VENT 100" avsøker videre inngangslinjene for å finne

et pulstog med 100 bit pr. sekund, og når et sådant pulstog er funnet avgir avgjørelse-blokken 400 en enkelt puls over sin utgang og vender tilbake til subrutinen "VENT".. Formålet med subrutinen "VENT 100" er å sikre at klokkesystemet vil gjenkjenne de neste 100 bit pr. sekund uten å distraheres av inngangssignalet på 8.000 Hz, som også avsøkes. Ved avventing av den puls som forandrer sekundtelleren fra X.99 til X.00, vil klokkesystemet bare avsøke inngangslinjen for 100 bit pr. sekund.

Etter at maskinens arbeidsoperasjon er vent tilbake til subrutinen "VENT", vil denne subrutine avgjøre om de opptalte sekunder tilsvarer 0.00 eller 30.00 i avgjørelsesblokken 208. Hvis de opptalte sekunder tilsvarer en av disse tidsangivelser, vil subrutinen "VENT" avgi til de digitale fremvisningsorganer den satelittposisjons-kode som sist ble mottatt, ved å springe til subrutinen "S POS". Subrutinen "VENT" vender deretter tilbake til hovedprogrammet.

Ved dette tidspunkt avgjør avgjørelses-blokken 102 i hovedprogrammet om de sist mottatte 15 databit tilsvarer den forut bestemte

"MLS SYNG" kode. Hvis dette ikke er tilfelle forløper programmet

i en tilbakekoblet sløyfe for å motta ytterligere inngangsdata,

hvis derimot svaret er ja, vil programmet slå på et indikatorlys for å angi^at digitalklokken har oppnådd tilstanden ."MLS SYNS" å fortsette med å utelate de neste 31 bit, som ikke anvendes av digitalklokken. Denne avgjørelse tas. i avgjørelsesblokken 104. I dette punkt

hopper programmet til subrutinen ."LOAD 4" angitt ved blokk 300 i

fig. 4. Arbeidsfunksjonen for subrutinen "LOAD 4" er å oppta eller oppsamle fire påfølgende bit i en register i mikro-regnemaskinen.

Når fire sådanne bit er funnet, vil avgjørelse-blokken 302 vende tilbake til hovedprogrammet. De fire bit som lagres av subrutinen "LOAD 4" tilsvarer de enkelte tidskodesegmenter.

Programmet fortsetter med å avsøke tidskodesegmentene for

"SYNC"-ord. Avgjørelse-blokken 106 sammenligner de fire bit som oppsamles av subrutinen "LOAD 4". med sekssifrede "5-ere" eller sekssifrede "A-er". Hvis det påvises at den mottatte fire bit kode hverken er en "A" eller en "5", vender programmet tilbake til sin begynnelse. Hvis en gyldig sammenligning er funnet, inkrement-forskyves en "SYNC"-teller for å finne 10 påfølgende "A-er" eller "5-ere", slik som angitt av avgjørelse-blokken,108. Denne avgjørelseblokk 108 avgjør således om ti påfølgende "A-er" eller "5-ere" er funnet. Hvis regnemaskinen har funnet mindre enn

ti tegn av ovenfor angitt type, vil de neste 46 bit, som tilsvarer de nærmest påfølgende "MLS SYNG"-bit og adresse-bit, som maskinen ikke lenger trenger, bli utelatt og programmet vender tilbake til oppkalling av subrutinen "LOAD 4". Utelatelsen av 46 bit utføres i avgjørelse-blokken 110 og dens tilsluttede blokker.

Ved påvisning av ti "SYNC-ord, vil regnemaskinen, som angitt, slå

på et indikatorlys for å angi at "SYNC"-koden har blitt oppnådd, innstiller sin indre sekundteller på .4.54 og innstiller et skrive-flagg. Dette skrive-flagg anvendes av programmet på et senere trinn for å avgjøre om den mottatte tidskodemelding skal innskrives i den indre hukommelse eller bare sammenlignes med den lagrede tidskode. Avgjørelsesblokken 112 og dens tilsluttede blokker fortsetter med

å utelate de heste 46 bit, slik som beskrevet ovenfor. Subrutinen "LOAD 4" påkalles igjen for oppsamling av de neste fire påfølgende databit. Avgjørelsesblokken 114 avgjør så om skrive-flagget er innstilt eller ikke. Hvis dette skrive-flagg viser seg å være innstilt, vil maskinen skrive inn det mottatte fire-bits tidskode-segment i sin hukommelse med direkte aksess. Hvis skrive-flagget ikke er innstilt, vil programmet sammenligne det mottatte tidskode-segment med den tid som er lagret i hukommelsen med direkte

aksess (RAM).

Hvis ingen feil i sammenligningen påvises av avgjørelsesblokken

116, fortsetter programmet. Hvis imidlertid en feil påvises, innstilles et feiltegn-flagg. Prosessen gjentas av avgjørelsesblokken 118 inntil ti påfølgende tidskodesegmenter av meldingen er mottatt

av digitalklokken, og enten lagret i klokkens indre hukommelse eller bare sammenlignet med den tid som er opptelt av klokken.. Avgjørelses-

blokken 120 fastslår så om en feil er oppdaget eller ikke i det forutgående trinn, slik det vil være angitt ved innstilt feiltegn-flagg. Hvis en feil er påvist, vil programmet avgjøre i avgjørelses-blokken 120 om fire påfølgende rammefeil.har blitt påvist. Hvis

fire sådanne påfølgende feil er funnet,.vil programmet tilbake-

stille seg selv for gjenopprettelse av "MLS SYNG". Hvis fire påfølgende rammefeil ikke påvises, vil programmet fortsette ved å behandle ytterligere tidskodesegmenter. De nærmest påfølgende 46 bit vil da, som angitt ovenfor, bli utelatt av avgjørelsesblokken 124, og

et firebits tidskodesegment vil bli oppsamlet av subrutinen "LOAD 4". Disse tidskodesegmenter tilsvarer satelittens posisjon og lagres

i et separat område i digitalklokkens hukommelse. Avgjørelsesblokken 126 bestemmer om alle tretten tegn som angir satelittposisjonen har blitt avlest og forløper i.sløyfe til begynnelsen av dette program-avsnitt inntil bestemmelsen av satelittposisjonen er fullstendig. Avgjørelsesblokkene 128 og 130 samt deres tilsluttede blokker fortsetter så med å utelate den resterende del av den mottatte data-liste på 30 sekunder, og som ikke anvendes av digitalklokken. Etter utelatelse av nevnte gjenværende deler av datalisten, vender programmet tilbake til punkt a ved øvre ende av fig. 3b, hvor det på nytt vil avlese påfølgende tidskodesegmenter og sammenligne disse med den lagrede tid i digitalklokken.

Sifferfremvisningen av satelittposisjonen styres av en subrutine

"S POS" angitt i fig. 4 ved henvisningstallet 500. Denne subrutine som omfattes av avgjørelses-blokkene 502 og 504 samt deres tilsluttede blokker, avgir på sin utgangsside den sammenstilte satelittposisjon som har vært lagret i klokkens indre hukommelse,

til en sifferfremviser som vil bli beskrevet nedenfor. Denne subrutine kalles opp av subrutinen "VENT" slik som angitt ovenfor.

I fig. 5 er det vist et utførelseseksempel av et digitalt klokke-system i henhold til oppfinnelsen under benyttelse av en mikro-regnemaskin.. Den mikro-prosessor som anvendes.i dette system

utgjøres av en integrert krets av typen Intel 4004 CPU samt den tilhørende familie av integrerte logiske kretser tilvirket av

Intel Corporation. Fullstendige detaljer med.hensyn til spesifikasjoner og drift av Intel 4004 er gitt i brukerhåndboken for denne krets.

Den sammenstilte mikro-regnemaskin som har betegnelsen 600, omfatter

en 4201 klokkegenerater 602, en 4004 SPU 604, en tilbakestillings-knapp 606, en 4008 adressesperre 608, en 4002 direkte tilgjengelig hukommelse betegnet med 610, to programmerbare utlesningshukommelser av type 4702 og med betegnelsen 612A og 612B, samt en 4009 inngangs/utgangs-styrer betegnet med 614. Som angitt ovenfor er sammenkoblingen av disse komponenter helt konvensjonell og er beskrevet i detalj i brukerhåndboken for Intel 4004.

For overføring av inngangssignalet til og utgangssignalet fra regnemaskinen, er det anordnet to integrerte bufferkretser 616A og 616B,.en multipleks-anordning 618 av typen l-av-16, seks firebits sperrer med betegnelse 622A til 622F, en buffer 620 med tre tilstander samt fire datalinjer betegnet med 624. Bare tre av de fire mulige datalinjer for inngangsformål blir anvendt, idet den første anvendes for tilførsel av nevnte data-klokkesignal på 100 bit pr. sekund,

den annen overfører klokkesignalet i en takt på 8000 bit pr. sekund, for multipleksoverføring til det ovenfor angitte fremvisningsorgan, mens den tredje linje anvendes for tilførsel av et klokkesignal på 100 bit pr. sekund og frembragt av klokkegeneratoren 602. Firebits sperrer 622A til 622F overfører utgangsinformasjon fra regnemaskinen. Utgangsporten "0" anvendes for tilbakestilling av sperrekretsen

642 og 644, som er beskrevet nedenfor. En utgangsporit "1"frembringer satelittposisjons-data for den multipleksanordning for sådanne posisjoner som'vil bli beskrevet nedenfor.. Utgangsporten "3" frembringer dato- og døgntid for tilsvarende multipieks-fremviser, mens utgangsporten "2" frembringer et robe-signal for. multipleks drift av denne fremviser. Utgangsporten "4" anvendes for drift av indikatorlys for "MLS" og "GODE" som er beskrevet i forbindelse med det flytdiagram som er vist i fig. 3a og 3b. Utgangsporten "5" frembringer endelig en spenningspuls en gang pr. sekund.

Klokkegeneratoren 602 styres av en krystall 630 tilvirket med høy presisjon og innstillbar i fase ved hjelp av varaktor-dioder 632.

Det kompensasjonssignal som mottas av diodene 632 frembringes ved sammenligning av de mottatte dataklokkepulser på. 100 bit pr. sekund med klokkepulser på 100 bit pr. sekund utledet.fra klokkegeneratoren 602. Krystallen 630 bringer klokkegeneratoren 602 til å oscillere med en frekvens på 4096 MHz. Klokkegeneratoren 602 dividerer denne signalfrekvens med 8, og frembringer etter en fasevending to klokke signaler på 512 KHz i innbyrdes motfase. Disse klokkesignaler som ikke overlapper hverandre, anvendes direkte av de integrerte CPU-kretser 604., De nøyaktige spesifikasjoner for disse klokkesignaler er angitt i detalj i Intels brukerhåndbok. Det ene av de to klokkesignaler som frembringes av klokkegeneratoren 602 utnyttes ytterligere i en divisjons-kjede som omfatter en teller 634 for divisjon med 2, en teller 636 for divisjon med 16, en ytterligere teller 638 for divisjon med 16 samt en teller 640 som utfører en divisjon med 10. Det resulterende utgangssignal fra denne frekvens-delerkjede er en firkantbølge med 100 bit pr. sekund og samme fase som klokkegeneratoren 602. • Dette signal sammenlignes med de 100 bit pr., sekund som mottas fra dataklokken over- satelitten ved hjelp av en sperrekrets betegnet med 648, hvis utgangssignal vil ha en puls-vidde avhengig av faseforskjellen mellom de to signaler som sammenlignes. Utgangssignalet fra kretsen 648 lavpass-filtreres av et filter 650 og forsterkes-i en operasjonsforsterker 652, for derved å frembringe et kompensasjonssignal fra varaktordiodene 632. Klokkegeneratoren 602 faselåses derved til de mottatte 100 bit pr. sekund fra dataklokken... Utgangssignalet med 100 bit pr. sekund fra divisjons-kjeden lagres også i en sperrekrets 642, som utgjør en av inngangene til inngangslinjen 624.. Sperrekretsen 642 kan tilbake-stilles fra utgangsporten 0. Et signal på 8 KHz tas ut fra midten av divisjons-kjeden fra en av utgangene på telleren 638, som er innrette-°for divisjon med 16.. Dette signal lagres på lignende måte i en sperrekrets 644 og utgjør en ytterligere inngang til regnemaskinen over inngangslinjen 624.

Det skal nå henvises til fig. 6, hvor fremvisningsorganet med lysemitterende dioder i digitalklokken er vist. Satelittposisjons-data er lagret i et resirkulerende skiftregister 700 med 32 ord og 6 bit, og som over sin inngang mottar, informasjon fra utgangsporten 1. Skiftregisteret 700 styres av en skrive/resirkulasjonslinje 702, som mottar sitt styrende inngangssignal i form av et utgangssignal fra hukommelsen 610 med direkte aksess. Skiftregisteret 700 klokke-styres av en frittløpende oscillator 705, som portstyres av et ytterligere signal som utledes fra hukommelsen 610 og opptrer på linjen 704. Oscillatoren 705 portstyres også av skrive/resirkulasjons-linjen 702. Det resirkulerende skiftregister. 700 er en integrert krets av typen Signetics 2518 og dens anvendelse i en multipleks- fremviser av foreliggende type er av konvensjonell art. Skiftregisteret 700 avgir sine lagrede data til en segmentdekoder 706 (BGD-til-7), hvis utgangssignal forsterkes av segment-drivkretsen 708 og tilføres den multipleks-koblede lysdiode-fremviser 718. Desimalkomma for fremviseren 718 frembringes av transistoren 716

i samarbeide med inngangsmotstanden 714. Den portstyrte oscillator 705 inkrementforskyver også en teller 710, som overfører siffer-telletrinnet til en siffer-drivkrets 712. Som nevnt ovenfor, er multipleks-fremvisere av denne art vel kjent for fagfolk på området. Det bør også bemerkes at denne multipleks-fremviser er frittløpende hvilket vil si at når data en gang er ført inn i skiftregisteret 700 og portsignalene er fjernet, vil fremviseren fortsette å angi denne informasjon uten hensyn til ytterligere regnemaskin-operasjoner. Dette står i motsetning til den dato- og døgntid-fremvisning som

vil bli beskrevet nedenfor og som krever regnemaskin-medvirkning for å utføre vedkommende multipleks-prosess.

Dato- og døgntids-fremviseren omfatter en segmentdekoder 720

(BCD-til-7) samt 9 multipleks-koblede lysemitterende dioder betegnet

med 722 og som drives av 9 siffer-drivkretser med betegnelsen 724. Dekoderen 720 sørger for overføring fra binær-kodet desimal til 7-segment og mottar sine data fra utgangsporten 3, mens siffer-drivkretsene 724 mottar sin inngangsinformasjon fra utgangsporten 2.

Skjønt oppfinnelsen er blitt beskrevet under henvisning til et spesielt utførelseseksempel, vil det forstås at tallrike variasjoner og modifikasjoner kan utføres i forhold til denne utførelse uten å avvike fra oppfinnelsens ramme.

Claims (5)

1. Digitalt klokkesystem hvori en datastrøm overføres i nøyaktig

datatakt, og datastrømmen omfatter et antall.tett påfølgende datalister, som hver omfatter et antall datablokker, som i sin tur har et datasynkroniserings-rsegment og et meldingskode-segment, idet meldingskode-segmentene innenfor en og samme dataliste utgjør en tidskodemelding som omfatter et meldings-synkroniseringsavsnitt samt et dato- og døgntidsavsnitt, karakterisert ved at klokkesystemet omfatter en mottageranordning for mottagelse av den overførte datastrøm, en klokkeanordning for frembringelse av klokkepulser med jevne mellomrom, en anordning med faselåsingsløyfe for faselåsing av nevnte klokkeanordning til den nøyaktige datatakt for nevnte datastrøm, samt logiske kretser for detektering av en datablokks datasynkroniseringssegment for bestemmelse av plasseringen av hvert påfølgende meldingskode-segment i den mottatte datastrøm, for detektering av meldings-synkroniseringsavsnittet av-tidskodemeldingen for derved å bestemme tidskodemeldingens begynnelse, for sammenstilling av den fullstendige tidskodemelding av de enkelte mottatte meldingskode-segmenter, for tidsbestemmelse ved opptelling av nevnte klokkepulser, for sammenligning av hver fullstendig tidskodemelding med den tidsbestemmelse som er opprettet ved nevnte opptelte klokkepulser, med det formål å fastslå om nevnte tidsbestemmelse sammenfaller med de forskjellige fullstendige tidskodemeldinger, samt for korreksjon av nevnte tidsbestemmelse..representert ved nevnte opptelte klokkepulser, på sådan måte at den sammenfaller med de fullstendige tidskodemeldinger, hvis det påvises et forut bestemt antall tilfeller av manglende overensstemmelse mellom nevnte tidsbestemmelse og tidskodemeldinger.

2. Fremgangsmåte for opprettelse og korreksjon av en tidsreferanse ved hjelp av en datastrøm som overføres i nøyaktig datatakt, idet datastrømmen omfatter et antall tett påfølgende datalister som hver omfatter et antall datablokker, som i sin tur har et datasynkroniserings segment og et meldingskodesegment, idet meldingskodesegmentene innenfor en og samme dataliste utgjør en tidskodemelding som omfatter et meldings-synkroniseringsavsnitt samt et dato- og døgntidsavsnitt, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter følgende prosesstrinn: mottagelse av den overførte datastrøm, frembringelse av klokkepulser med jevne mellomrom, faselåsing av nevnte klokkepulser til nevnte datastrøms nøyaktige datatakt, detektering av datasynkroniserings-segmentet i en datablokk for bestemmelse av plasseringen av hvert påfølgende meldingskode-segment i den mottatte datastrøm, detektering av meldings-synkroniseringsavsnittet av tidskodemeldingen for derved å bestemme tidskodemeldingens begynnelse, sammenstilling av den fullstendige tidskodemelding av de enkelte mottatte meldingskode-segmenter, opptelling av nevnte klokkepulser .for opprettelse av en tidsreferanse, sammenligning av hver fullstendig tidskodemelding med den tidsreferanse som er opprettet ved nevnte opptelte klokkepulser, med det formål å fastslå om nevnte tidsreferanse sammenligner med de forskjellige fullstendige tidskodemeldinger, og korreksjon av den tidsreferanse som representeres av de opptelte klokkepulser, på sådan måte at den sammenfaller med de fullstendige tidskodemeldinger, hvis det påvises et forut bestemt antall tilfeller av manglende overensstemmelse mellom nevnte tidsbestemmelse og tidskodemeldinger.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den tidsreferanse som representeres ved nevnte opptelte klokkepulser fremvises av et fremvisningsorgan.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, og hvorved nevnte tidskodemelding videre omfatter et satelitt-posis jons-avsnitt , karakterisert ved at fremgangsmåten videre omfatter fremvisning av nevnte satelittposisjon i den fullstendige tidskodemelding på et fremvisningsorgan.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at den omfatter overføring av nevnte datastrøm fra en satelitt .i omløp om jorden.