【時(shí)間同步】北斗衛(wèi)星時(shí)鐘科普小知識(shí)

衛(wèi)星時(shí)鐘精度高、穩(wěn)定性好、無(wú)積累誤差、可以無(wú)人值守等優(yōu)勢(shì)，使其廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。例如：軍隊(duì)、研究所、高等院校實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院、火車站、證券市場(chǎng)、高鐵等對(duì)時(shí)間精度要求比較高的行業(yè)。

一、衛(wèi)星時(shí)鐘問(wèn)世的社會(huì)背景

     當(dāng)今社會(huì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化的過(guò)程當(dāng)中，各個(gè)行業(yè)對(duì)時(shí)間的精度要求也越來(lái)越嚴(yán)格，然而傳統(tǒng)的鐘表無(wú)論做的多好都難以避免累計(jì)誤差。高精度授時(shí)的GPS衛(wèi)星時(shí)鐘應(yīng)運(yùn)而生。

      需要普及一下常識(shí)問(wèn)題，全球范圍內(nèi)，有四大衛(wèi)星定位系統(tǒng)，分別是美國(guó)的GPS（全球衛(wèi)星導(dǎo)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(guó)的北斗系統(tǒng)。

      近幾年來(lái)中國(guó)的衛(wèi)星應(yīng)用發(fā)展很快，但是絕大多數(shù)都是基于美國(guó)的GPS定位系統(tǒng)，如果美國(guó)宣布關(guān)閉中國(guó)市場(chǎng)GPS應(yīng)用，或者其出現(xiàn)故障。將會(huì)對(duì)我國(guó)各個(gè)行業(yè)造成不可估量的損失。現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域例如：華東電網(wǎng)、通信領(lǐng)域的中國(guó)移動(dòng)、華為、中興等都在著手采用新型的授時(shí)方案，繞開GPS支持我國(guó)自主發(fā)射的北斗衛(wèi)星作為時(shí)間信號(hào)源。

二、衛(wèi)星時(shí)鐘及其常用名

      衛(wèi)星時(shí)鐘是指通過(guò)GPS或北斗衛(wèi)星獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，將這種信號(hào)通過(guò)各種接口傳輸出給需要時(shí)間信息的設(shè)備上。（計(jì)算機(jī)、保護(hù)裝置、故障錄波器、事件順序記錄裝置、安全自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)RTU）此類時(shí)鐘都可以叫做GPS衛(wèi)星時(shí)鐘。衛(wèi)星時(shí)鐘主要有兩大功能，一個(gè)是能夠定點(diǎn)定位，另外一個(gè)就是精準(zhǔn)授時(shí)功能。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)常用名為:GPS同步時(shí)鐘、同步時(shí)間服務(wù)器、NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器。

三、衛(wèi)星時(shí)鐘的特點(diǎn)

1.通電后數(shù)分鐘之內(nèi)即可完成自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)間

2.每四分鐘校準(zhǔn)一次，消除累計(jì)誤差 　

3.采用閉環(huán)控制守時(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度守，守時(shí)精度可達(dá)毫秒級(jí)

4.模塊化設(shè)計(jì)，多種輸出接口，使用靈活方便 　

5.不受時(shí)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(yùn)行值班人員的日常巡視。

四、GPS衛(wèi)星時(shí)鐘時(shí)間源及工作原理

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

五、GPS衛(wèi)星時(shí)鐘系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)

     GPS時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)品采用全模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了板卡全兼容的同時(shí)，為了滿足不同設(shè)備的對(duì)時(shí)接口要求，提供了多種信號(hào)接口資源，例如：多路NTP/SNTP信號(hào)、PTP信號(hào)、脈沖信號(hào)（1PPS/M/H，空接點(diǎn)、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光）、IRIG-B信號(hào)（TTL、422、AC、光）、DCF77信號(hào)、時(shí)間報(bào)文（RS232、RS422/485、光）

六、衛(wèi)星時(shí)鐘協(xié)議

      時(shí)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(jiǎn)單了解一下常見的三種協(xié)議。

（1）NTP（簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）使計(jì)算機(jī)的時(shí)間保持同步的一種通信協(xié)議。1985年由美國(guó)的D.L.Mills教授發(fā)明。

（2）SNTP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）是由ＲFC1769文檔定義。值得注意的是SNTP和NTP的數(shù)據(jù)包格式及具體計(jì)算包往返、客戶時(shí)間等是一樣的。因此兩者其實(shí)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(shí)鐘通過(guò)包交換的方式來(lái)同步所有其他的從時(shí)鐘。

七、GPS衛(wèi)星時(shí)鐘使用中常見問(wèn)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(shè)備后端天線接口處，開機(jī)，當(dāng)顯示大于0的數(shù)值時(shí)，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(gòu)買前，請(qǐng)先核實(shí)測(cè)量所需天線的尺寸。私自剪短銜接線纜，無(wú)法保證接收衛(wèi)星信號(hào)。

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(shè)位置應(yīng)避開風(fēng)口，以降低天線的風(fēng)載；第二步將GPS衛(wèi)星時(shí)鐘天線頭安裝到支架上，用螺栓固定好，必要時(shí)使用彎角支架作支撐。最后一步布置電纜線，轉(zhuǎn)彎半徑不能過(guò)小，包好穿孔地方的接頭。記得電纜線應(yīng)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(cè)試天線的接收效果，不要等到電纜架設(shè)好后再測(cè)，如果有問(wèn)題就比較麻煩

（2）當(dāng)收不到星時(shí)將天線多換幾個(gè)地方試試效果，以此來(lái)判斷是天線的問(wèn)題還是收星地域問(wèn)題。

八、設(shè)備的安裝和調(diào)試

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

其次設(shè)備的對(duì)時(shí)方式常用的有網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)（NTP/SNTP協(xié)議）和串口對(duì)時(shí)。

網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的步驟：

（1）天線安裝好通地處理

（2）接一根網(wǎng)線從設(shè)備網(wǎng)口處連接交換機(jī)

（3）雙擊電腦的右下角時(shí)間選擇internet時(shí)間，更改IP

（4）服務(wù)器IP設(shè)置好后點(diǎn)擊立即更新即可

串口對(duì)時(shí)需要下載串口校時(shí)軟件然后填寫相關(guān)信息進(jìn)行校時(shí)。

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