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    两分钟了解:NTP网络时间服务器 技术架构

    对于控制系统的时间准确度有严格要求。为此,采用搭建高精度NTP服务器的方法实现系统校时。基本思路是从NMEA018 3数据中提取时间信息,通过PPS信号来保证高精度。具体实现方法是采用GPS接收模块G591来构造硬件电路,软件部分需要NTP服务器软件和GPS的正确安装和配置。对照实验表明,基于GPS的NTP服务器校时精度可以达到微秒量级,工作性能稳定而可靠。 引言 准确的时间是天文观测所必需的。天文望远镜在特定时间内的准确指向、CCD曝光时间的控制以及不同波段观测数据所进行的高精度同步比对等应用需要系统至少有亚毫秒的时间准确度。然而就目前来看,一般的计算机和嵌入式设备所使用的晶体振荡器的精度为几个或者几十个ppm(百万分之一秒),并且会受温度漂移的影响,使得每天的误差能够达到秒级,若再考虑元器件的老化或外界干扰等因素,误差可能会超过10 s,如果不及时校正,其误差积累将不可忽视。 网络时间协议NTP(Network Time Protocol)是美国特拉华大学的MILLS David L.教授在1982年提出的,其设计目的是利用互联网资源传递统一和标准的时间。目前,使用GPS信号实现校时的研究工作很多,大多只是通过读取GPS模块解码出的串行数据,提取其中的时间信息来纠正系统时钟,该过程并不涉及NTP的使用,精度较低,一般为几十到几百毫秒。对此,本文充分利用了NTP服务器软件对GPS时钟源的支持,采用串行数据和秒脉冲相结合的方式来校准时间,校时精度大为提高。

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    网络时间协议介绍以及服务器同步网络时间

    网络时间协议(英语:Network Time Protocol,缩写:NTP)是在数据网络潜伏时间可变的计算机系统之间通过分组交换进行时钟同步的一个网络协议,位于OSI模型的应用层。自1985年以来,NTP是目前仍在使用的最古老的互联网协议之一。NTP由特拉华大学的David L. Mills设计。 NTP意图将所有参与计算机的协调世界时(UTC)时间同步到几毫秒的误差内。它使用Marzullo算法的修改版来选择准确的时间服务器,其设计旨在减轻可变网络延迟造成的影响。NTP通常可以在公共互联网保持几十毫秒的误差,并且在理想的局域网环境中可以实现超过1毫秒的精度。不对称路由和拥塞控制可能导致100毫秒(或更高)的错误。 该协议通常描述为一种主从式架构,但它也可以用在点对点网络中,对等体双方可将另一端认定为潜在的时间源。发送和接收时间戳采用用户数据报协议(UDP)的端口123实现。这也可以使用广播或多播,其中的客户端在最初的往返校准交换后被动地监听时间更新。NTP提供一个即将到来闰秒调整的警告,但不会传输有关本地时区或夏时制的信息。 当前协议为版本4(NTPv4),这是一个RFC 5905文档中的建议标准。它向下兼容指定于RFC 1305的版本3。

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