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gps卫星校时系统在北京邮电学院的成功案例

gps卫星校时系统在北京邮电学院的成功案例

2017年末,北京邮电学院在我单位采购的gps卫星校时系统已成功使用在科研项目,为该项目提供标准的时间信息,同时也为国家科研贡献自己一份微薄的力量。

gps卫星校时系统简介

卫星校时系统通过在局域网内设置的GPS时钟服务器,接收GPS卫星上标准的时间,并通过接入局域网,以TCP/IP协议将标准时间发送到各个联入网络的工作站,同步校对各工作站时间,从而提供一个精确标准的时间基准,解决各工作站时间不准确、不同步的问题。避免了由于时间的错误而带来不必要的损失,而且该系统的时间和北京时间是完全同步的;同时该系统还能驱动子钟显示屏和 LCD 液晶显示器对外进行时间显示,方便工作人员查看时间。

卫星校时系统工作原理

校时系统总的设计方案是软硬件均采用网络流行的客户/服务器模式,由运行服务器端授时软件的时间服务器通过局域网,以标准的TCP/IP 等网络协议,将标准时间广播到各个显示终端;运行在各个网络终端的客户端校时软件,将本机时间与局域网内的时钟同步服务器进行同步,从而实现整个局域网时间的完全同步。

采用GPS卫星时间作为信号时间采集源,读取GPS接收机输出的原始数据,进行加工后提取其中的时间及相关信息,上传时间服务器。同时,本系统还留有网络出口,可以通过局域网驱动一些大型LED数码管或一些液晶终端,在一些公共场所如机调室等,进行时间显示,方便工作人员读看时间。

由于GPS抗干扰能力强,全天候工作,不受天气影响,所以本系统即选择它作为时间基准源。以GPS控制箱为核心的前端,外接GPS 卫星天线,负责接收卫星向地面发射的卫星信号,经解调处理后,输出的原始卫星时间数据,通过RS-232接口送往时间服务器。

局域网时间服务器由一台联入局域网的PC机担任。其上装有网络时间同步系统服务器端软件。时间服务器除完成对串口接收的原始卫星数据进行时间信息的提取,并校对自己的日期时间,为局域网上的其他电脑终端提供一个时间校对基准外,还要自动搜索整个局域网内的TCP/IP显示终端,并根据事先设定的同步周期,对各TCP/IP显示终端进行时间、日期的定时刷新、校对。

同步时钟系统组成

时钟服务器

SYN2101型时钟服务器是一款基于Linux系统的支持NTP/SNTP协议的时间服务器。这款时钟服务器接收GPS卫星授时信号,通过NTP/SNTP协议为网络设备(用户)提供精确、标准、安全、可靠和多功能的时间服务,前面板显示年月日时分秒、收星颗数及工作状态等信息。

产品功能

1) 提供1路物理隔离的NTP网络授时接口;

2) 前面板显示年月日时分秒、卫星颗数及工作状态;

3) 支持windows、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX等操作系统时间同步;

4) 卫星校时系统支持DHCP功能,所有接入到卫星校时器的网络设备,可以自动获取到卫星校时系统IP地址,从而达到时钟同步功能;

5) 支持多台时间服务器或者多个网口均可设为同一IP,互为冗余备份;

6) 支持WEB、SSH加密通信和软件监控设置的参数管理方式;

7) 参数设置文件可以导出与导入;

8) 网络配置页面中英文切换,设置用户名密码和主机名;

9) 负载、运行时间、实时流量和内存状态等实时监控;

10) 内置时钟源可选温补晶振、恒温晶振、铷原子钟和驯服模块等;

11) 串口授时,每秒发送一次时、分、秒、年、月、日时间信息;

12) 输出定时同步信号(1PPS),TTL接口输出;

子钟系统

对整个局域网进行时间同步的同时,还可驱动子钟显示屏。显示屏显示年月日时分秒星期温湿度,子母钟系统经常用于机场、火车站、体育馆、地铁、高校及金融系统需要显示标准时间的场所,用于工作人员校准自己的时间等。

同步时钟系统的系统

使用TCP协议时进行通信时,内部程序或者硬件就必须具有识别服务器的名称或IP地址的功能。设备的接口将随时都将仔细监测及校对对方发出的消息,这是系统进行可靠连接的保证。一旦设备与子钟/需要同步时间的客户端之间的连接系统发生故障,任何一方都可以通过 SendData 发送和接收数据,并借助 GetData 把自己的数据分离出来,进行保存及文件的保护。

凡是接入到局域网上的 LED 或液晶终端,其本身必须要事先分配一个局域网内部的 I P 地址。因为,本系统主要工作于面向连接的 TCP 模式。TCP模式首先会在源和目的之间进行合并,同时建立一条固定连接的虚链路,这样系统进行数据传输时网络延时会很小,并且数据传输可靠。而如果采用无连接的 UDP 模式,虽然服务器端的编程难度大大减少了,但网络延时无法保证,且容易丢失数据。

通过接收 GPS全球定位系统的标准时间,并通过局域网,以标准的 TCP/IP 等网络协议将标准时间发送到各个联入网上的工作站,同步校对各工作站,从而为各工作站上运行的各种铁路运输管理软件,如乘务员考勤侯班管理系统、车号识别系统、机车监控器数据分析系统、机调室行车指挥调度系统等提供一个精确标准的时间基准,解决了各工作站时间不准确、不同步的问题。

本系统采用GPS全球定位系统作为时间基准源,抗干扰能力强,全天候工作,不受天气影响。授时方式多种多样,传输介质根据现场情况可以灵活选用局域网,专线,电力线及无线方式或上述几种方式的组合,方便现场施工。系统扩展能力极强,可以对整个铁路系统内部时间进行精确的同步,对保证铁路运输的安全意义重大。

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