衛(wèi)星授時是通過導(dǎo)航衛(wèi)星來進行發(fā)播或轉(zhuǎn)播標(biāo)準(zhǔn)時間信號的授時手段。憑借授時成本低,精度高,實現(xiàn)簡單等特點獲得廣泛的應(yīng)用。
目前常用導(dǎo)航衛(wèi)星有中國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和美國的GPS。衛(wèi)星授時與定位是結(jié)合在一起的,一般用戶在獲得自身精確定位基礎(chǔ)上即可實現(xiàn)精確授時。
GPS衛(wèi)星授時器一般由天線、射頻單元、信號處理單元、數(shù)據(jù)處理單元和輸出接口單元組成。
目前GPS衛(wèi)星授時器有多種時間同步接口標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)時間的傳遞。對于廣域分布式網(wǎng)絡(luò)而言,采用衛(wèi)星授時接收機得到標(biāo)準(zhǔn)時間后,需要將這個時間發(fā)布給系統(tǒng)的每個部分。
常用的時間同步接口有時間編碼,典型的時間碼如IRIG-B碼,有直流碼和交流碼之分。交流碼(AC)信號是進行了調(diào)制,傳輸距離較遠(yuǎn)。在短距離內(nèi)也常用到時間報文接口,通過RS232串口傳遞時間。光纖優(yōu)于不受電磁干擾,目前也成為常用的時間傳遞手段。
NTP網(wǎng)絡(luò)時間同步采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來實現(xiàn)計算機的時間同步,目前得到越來越廣泛的應(yīng)用。通過網(wǎng)絡(luò)上確定若干網(wǎng)點作為時鐘源網(wǎng)站,以此來為實現(xiàn)與UTC時間的同步,為用戶提供統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的時間傳遞服務(wù)?;ヂ?lián)網(wǎng)上時間同步的復(fù)雜性,這一點在NTP時間協(xié)議設(shè)計的最開始就考慮到了,做了專門的處理。因此目前在實際應(yīng)用當(dāng)中當(dāng)時鐘源有效的情況下可以實現(xiàn)時間的校正跟蹤,假如發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障的情況下也依然能維持時間的穩(wěn)定。保證網(wǎng)絡(luò)在一定時間內(nèi)保持精準(zhǔn)的時間同步,因此采用基于UDP/IP的層次式時間分布模型的NTP機制可滿足不同的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。推薦的相關(guān)gps衛(wèi)星授時器型號為HR-901GB型。
隨著對時間同步精度要求的提高,ntp網(wǎng)絡(luò)授時ms級別精度在許多對同步精度要求更高的領(lǐng)域已經(jīng)無法滿足需求。這種情況IEEE 1588 PTP受到許多用戶的關(guān)注,PTP的全稱是“網(wǎng)絡(luò)測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)”。以HR-901GB型IEEE1588主時鐘為例,ptp授時精度高,可達(dá)到ns級別但是必須有硬件電路支持才可以使用需要主從搭配。ptp協(xié)議里面有兩種對時方式,一種是mac方式,一種是udp模式,精度是一樣的,常用的是udp模式。
時間報文是指由授時設(shè)備在接收到基準(zhǔn)時間源后對時間信息進行提取校正并按照一定格式輸出的時間信息。例如HR-906C型GPS北斗授時導(dǎo)航接收機,時間報文一般與秒脈沖結(jié)合在一起使用,其授時原理如圖所示,一般報文信息在秒脈沖脈沖后某一個時間間隔內(nèi)輸出,報文消息中包含了秒脈沖對應(yīng)的時刻,秒脈沖的上升時間一般小于5ns,利用秒脈沖精度的上升沿可提供數(shù)ns級的授時精度。
目前時間報文中NEMA協(xié)議應(yīng)用最為廣泛,NEMA協(xié)議中與時間有關(guān)的命令主要有GGA、GLL、RMC等命令。
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