【時間同步】北斗衛(wèi)星時鐘科普小知識

衛(wèi)星時鐘精度高、穩(wěn)定性好、無積累誤差、可以無人值守等優(yōu)勢，使其廣泛應用在各個領域。例如：軍隊、研究所、高等院校實驗室、醫(yī)院、火車站、證券市場、高鐵等對時間精度要求比較高的行業(yè)。

一、衛(wèi)星時鐘問世的社會背景

     當今社會實現(xiàn)網絡化和自動化的過程當中，各個行業(yè)對時間的精度要求也越來越嚴格，然而傳統(tǒng)的鐘表無論做的多好都難以避免累計誤差。高精度授時的GPS衛(wèi)星時鐘應運而生。

      需要普及一下常識問題，全球范圍內，有四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)，分別是美國的GPS（全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)）、俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)、歐洲在建的“伽利略系統(tǒng)”和我們中國的北斗系統(tǒng)。

      近幾年來中國的衛(wèi)星應用發(fā)展很快，但是絕大多數都是基于美國的GPS定位系統(tǒng)，如果美國宣布關閉中國市場GPS應用，或者其出現(xiàn)故障。將會對我國各個行業(yè)造成不可估量的損失?，F(xiàn)在各個領域例如：華東電網、通信領域的中國移動、華為、中興等都在著手采用新型的授時方案，繞開GPS支持我國自主發(fā)射的北斗衛(wèi)星作為時間信號源。

二、衛(wèi)星時鐘及其常用名

      衛(wèi)星時鐘是指通過GPS或北斗衛(wèi)星獲取標準的時間信號，將這種信號通過各種接口傳輸出給需要時間信息的設備上。（計算機、保護裝置、故障錄波器、事件順序記錄裝置、安全自動裝置、遠動RTU）此類時鐘都可以叫做GPS衛(wèi)星時鐘。衛(wèi)星時鐘主要有兩大功能，一個是能夠定點定位，另外一個就是精準授時功能。國內市場常用名為:GPS同步時鐘、同步時間服務器、NTP網絡時間服務器。

三、衛(wèi)星時鐘的特點

1.通電后數分鐘之內即可完成自動校準時間

2.每四分鐘校準一次，消除累計誤差 　

3.采用閉環(huán)控制守時技術實現(xiàn)高精度守，守時精度可達毫秒級

4.模塊化設計，多種輸出接口，使用靈活方便 　

5.不受時間或地域限制

6.體積小、重量輕 　

7.功耗比較低

8、不同的工作狀態(tài)指示，便于運行值班人員的日常巡視。

四、GPS衛(wèi)星時鐘時間源及工作原理

      衛(wèi)星時鐘的時間源有GPS、北斗、CDMA、B碼等等。但是主要工作原理都是通過GPS或其它導航系統(tǒng)的信號馴服晶振，從而實現(xiàn)高精度的頻率和時間信號輸出。

五、GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)模塊化設計

     GPS時鐘系統(tǒng)產品采用全模塊化結構設計，實現(xiàn)了板卡全兼容的同時，為了滿足不同設備的對時接口要求，提供了多種信號接口資源，例如：多路NTP/SNTP信號、PTP信號、脈沖信號（1PPS/M/H，空接點、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光）、IRIG-B信號（TTL、422、AC、光）、DCF77信號、時間報文（RS232、RS422/485、光）

六、衛(wèi)星時鐘協(xié)議

      時鐘協(xié)議的類型有有NTP協(xié)議、SNTP協(xié)議、IEEE1588協(xié)議 、V10、V20、V30、V40、UDP、Telnet...簡單了解一下常見的三種協(xié)議。

（1）NTP（簡稱網絡時間協(xié)議）使計算機的時間保持同步的一種通信協(xié)議。1985年由美國的D.L.Mills教授發(fā)明。

（2）SNTP（簡單網絡時間協(xié)議）是由ＲFC1769文檔定義。值得注意的是SNTP和NTP的數據包格式及具體計算包往返、客戶時間等是一樣的。因此兩者其實是不可分割的 具有互相操作性。

（3）IEEE1588協(xié)議（也稱PTP協(xié)議）。核心思想就是主時鐘通過包交換的方式來同步所有其他的從時鐘。

七、GPS衛(wèi)星時鐘使用中常見問題

1、如何鑒定天線是否能正常工作

將天線白色蘑菇頭放在室外，連接至設備后端天線接口處，開機，當顯示大于0的數值時，就表明天線可以收到星，可以正常放心使用。

2、 天線尺寸能否隨意接剪

購買前，請先核實測量所需天線的尺寸。私自剪短銜接線纜，無法保證接收衛(wèi)星信號。

3、安裝天線步驟

第一步選好安裝天線的位置，首先保證視野足夠開闊前提下，離地面越近越好。其次架設位置應避開風口，以降低天線的風載；第二步將GPS衛(wèi)星時鐘天線頭安裝到支架上，用螺栓固定好，必要時使用彎角支架作支撐。最后一步布置電纜線，轉彎半徑不能過小，包好穿孔地方的接頭。記得電纜線應該是從上向下布置。

4、安裝天線的小技巧：

（1）收到貨物后，先測試天線的接收效果，不要等到電纜架設好后再測，如果有問題就比較麻煩

（2）當收不到星時將天線多換幾個地方試試效果，以此來判斷是天線的問題還是收星地域問題。

八、設備的安裝和調試

首先需要注意的是在通電之前，先將設備后面的接地柱進行接地處理。這樣比較安全。

其次設備的對時方式常用的有網絡對時（NTP/SNTP協(xié)議）和串口對時。

網絡對時的步驟：

（1）天線安裝好通地處理

（2）接一根網線從設備網口處連接交換機

（3）雙擊電腦的右下角時間選擇internet時間，更改IP

（4）服務器IP設置好后點擊立即更新即可

串口對時需要下載串口校時軟件然后填寫相關信息進行校時。

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