CN116074945A - Ais岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法 - Google Patents

Ais岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116074945A
CN116074945A CN202310209320.7A CN202310209320A CN116074945A CN 116074945 A CN116074945 A CN 116074945A CN 202310209320 A CN202310209320 A CN 202310209320A CN 116074945 A CN116074945 A CN 116074945A
Authority
CN
China
Prior art keywords
server
time
ais
district
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310209320.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116074945B (zh
Inventor
姚高乐
侯局
贾文娟
谢海东
柯京青
张亦弛
吴博文
崔琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Navigation Guarantee Center Of North China Sea (ngcn) Mot
Original Assignee
Navigation Guarantee Center Of North China Sea (ngcn) Mot
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Navigation Guarantee Center Of North China Sea (ngcn) Mot filed Critical Navigation Guarantee Center Of North China Sea (ngcn) Mot
Priority to CN202310209320.7A priority Critical patent/CN116074945B/zh
Publication of CN116074945A publication Critical patent/CN116074945A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116074945B publication Critical patent/CN116074945B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W56/00—Synchronisation arrangements
    • H04W56/001—Synchronization between nodes
    • H04W56/002—Mutual synchronization
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0638—Clock or time synchronisation among nodes; Internode synchronisation
    • H04J3/0658—Clock or time synchronisation among packet nodes
    • H04J3/0661—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps
    • H04J3/0667—Bidirectional timestamps, e.g. NTP or PTP for compensation of clock drift and for compensation of propagation delays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)

Abstract

本发明涉及一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，系统包括内设北斗授时模块的基站、多个辖区服务器中心、多个海区服务器中心和国家服务器中心；每个辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均包括多个实时与以北斗主动授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步的服务器；方法包括：基站接收到其覆盖辖区区域内船载设备发送的AIS船台信息时，进行处理并将处理后的信息传送至对应辖区服务器中心；辖区服务器中心接收到信息且确定信息为实时数据时，将其处理得到的AIS辖区处理船台信传送至与其连接的实时用户和对应海区服务器中心，同理海区服务器中心将接收到的数据按照类似流程传输至国家服务器中心。

Description

AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法
技术领域
本发明涉及基于时间同步进行数据传输的技术领域，尤其涉及一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法。
背景技术
船舶自动识别系统(Automatic Identification System，AIS)，是一种应用于船和岸、船和船之间的海事安全与通信的新型助航系统，它由船载设备和岸基（基站）设施共同组成。目前我国AIS岸基网络已覆盖了所有沿海水域和内河四级以上高等级航道，同时可监控船舶多达10万艘，每小时接收AIS数据超过3000万条，已成为全球规模最大的AIS岸基网络系统。
海事交管部门利用AIS实时数据维护航行秩序，纠正船舶违法违章，提高交通管制效率；海事法院、科研院所利用AIS历史数据进行海事事故调查、港口流量分析以及其他海事科研工作，一旦时间同步出现故障，将会导致大量AIS数据丢失或不可用，甚至造成整个AIS岸基网络瘫痪，因此亟需提供一种AIS岸基网络和适用于该网络的精准时间同步技术，以保障AIS岸基网络正常运行，从而保证AIS数据可靠传输。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其应用在AIS岸基网络系统中，所述AIS岸基网络系统包括：内设有北斗授时模块的基站、多个辖区服务器中心、多个海区服务器中心和国家服务器中心；每个所述辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均对应连接一个实时用户，且均包括多个服务器，每个服务器均实时与以北斗主动授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步；
所述方法包括下述步骤：
步骤一、基站接收到其覆盖辖区区域内船载设备发送的AIS船台信息时，获取当前第一时刻，加盖时间戳后将处理得到的AIS基站处理船台信息传送至对应辖区服务器中心的服务器；
步骤二、所述辖区服务器中心的服务器在接收到所述AIS基站处理船台信息且基于第一时刻和自身当前第二时刻确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据时，将其处理得到的AIS辖区处理船台信息加盖当前第三时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户和对应海区服务器中心的服务器；
步骤三、所述海区服务器中心的服务器在接收到所述AIS辖区处理船台信息且基于第三时刻和自身当前的第四时刻确定所述AIS辖区处理船台信息为实时数据时，将其处理得到的AIS海区处理船台信息加盖当前第五时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户和国家服务器中心的服务器；
步骤四、所述国家服务器中心的服务器在接收到所述AIS海区处理船台信息且基于第五时刻和自身当前的第六时刻确定所述AIS海区处理船台信息为实时数据时，将其处理得到的AIS国家处理船台信息加盖当前第七时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户。
作为发明的一种实施方式，每个辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均包括4个服务器，分别为管理服务器、第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器；
其中，所述管理服务器负责整个辖区服务器中心的管理工作，所述第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器均受所述管理服务器的控制和监督；
所述管理服务器、第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器均以一定的频率同NTP时钟服务器进行准实时同步。
作为发明的一种实施方式，所述第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器还与所述管理服务器进行时间比对，当任一服务器与所述管理服务器之间的时间差别数值大于预设时间差阈值时进行报警提示。
作为发明的一种实施方式，步骤一中，基站将AIS船台信息经由与基站连接的辖区路由器传送至对应辖区服务器中心的管理服务器。
作为发明的一种实施方式，步骤二包括：
所述辖区服务器中心的管理服务器在接收到所述AIS基站处理船台信息时，获取自身的第二时刻，对其进行初次数据处理，基于第一时刻和第二时刻判断所述AIS基站处理船台信息是否为实时数据，并在确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据时，将初次数据处理后的AIS船台信息传送至本辖区服务器中心的第二数据服务器，且标记当前时刻；
第二数据服务器对其进行二次数据处理得到AIS辖区处理船台信息，并在加盖时间戳后将其传送至本辖区内的实时用户和对应海区服务器中心的管理服务器。
作为发明的一种实施方式，所述辖区服务器中心的服务器采用下述方式基于第一时刻和自身当前第二时刻判断所述AIS基站处理船台信息是否为实时数据：
获取第一时刻和第二时刻的时间差，判断所述时间差是否达到时间差阈值，当判断所述时间差未达到时间差阈值时，确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据；当判断所述时间差达到时间差阈值时，确定所述AIS基站处理船台信息不是实时数据。
作为发明的一种实施方式，步骤二还包括：
所述辖区服务器中心的管理服务器在确定所述AIS基站处理船台信息不是实时数据时，将初次数据处理后的AIS船台信息传送至本辖区服务器中心的第一数据服务器并标记当前时刻，第一数据服务器对初次数据处理后的AIS船台信息进行二次数据处理后传送至本辖区服务器中心的数据存储服务器中进行存储并标记当前时刻。
作为发明的一种实施方式，每个服务器均采用下述方式实时与以北斗主动授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步：
NTP时钟同步服务器通过北斗授时芯片获得实时标准UTC时间；
每个服务器均采用下述公式得到本机时钟差
Figure SMS_1
：
Figure SMS_2
；
其中，
Figure SMS_3
为任一服务器发送请求报文时该服务器的服务器时间；
Figure SMS_4
为NTP时钟服务器端收到请求报文的UTC时间；
Figure SMS_5
为NTP时钟服务器回复信息包的UTC时间；
Figure SMS_6
为该服务器收到时间信息包时的服务器时间，
Figure SMS_7
为该服务器与NTP时钟服务器之间的传输延迟。
作为发明的一种实施方式，NTP时钟同步服务器通过北斗授时芯片获得实时标准UTC时间的方法如下：
步骤S901、分别获取四颗可视卫星信号发射时刻的北斗时间；
步骤S902、获取每颗可视卫星的位置；
步骤S903、在接收任意一颗可视卫星信号时均获取本机时钟的时间，以得到接收四颗可视卫星信号时的四个本地时钟时间；
步骤S904、根据步骤S901得到的四颗可视卫星信号发射时刻的北斗时间，以及步骤S903得到的四个本机时钟时间获得四个伪距测量值；
步骤S905、利用定位方程根据步骤S902获取的每颗可视卫星的位置、以及步骤S904获得的四个伪距测量值得到钟差；
步骤S906、根据步骤S905得到的钟差、以及当前任一时刻的时钟时间，得到与当前时钟时刻对应的标准UTC时间。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明提供的AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，通过搭建包含内设有北斗授时模块的基站、多个辖区服务器中心、多个海区服务器中心和国家服务器中心的AIS岸基网络时间同步系统，且每个辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均包括多个实时与以北斗授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步的服务器，保证了所有服务器的时间同步，确保AIS数据正常传输。
另外，由于所有的服务器和基站均基于北斗授时实现了时间同步，AIS数据在传输时，基站在接收到AIS船台信息并加盖时间戳发送至辖区服务中心的服务器后，辖区服务中心的服务器可直接基于该时间戳和其当前的时刻判断是否为实时数据，并在确定为实时数据时加盖时间戳直接发送至与其连接的实时用户和对应海区服务器中心的服务器；同理，海区服务器中心的服务器也可直接基于上述时间戳和其当前的时刻判断是否为实时数据，并在确定为实时数据时加盖时间戳直接发送至与其连接的实时用户和国家服务器中心的服务器，不仅保证了AIS数据的传输形成完整的链条，也能够保证AIS数据传输的精确性。
本发明考虑在AIS岸基时间同步技术中采用北斗卫星主动授时，北斗全球授时精度优于20us，UTCOE（北斗时与协调世界时之间的偏差）精度优于50us，能够保证数据的准确性；另外，AIS岸基网络时间同步技术采用我国独立自主研发的北斗卫星授时系统，其授时精度和授时可靠性更有保障，从而能够更好的保证岸基系统的稳定运行，确保AIS数据的稳定传输。同时采用北斗系统对防止AIS数据泄露，保障AIS数据安全意义重大。
另外，本发明中使用卫星主动授时与常规授时方式相比：一方面卫星在离地面很高的轨道上运行，一颗卫星就可观察地面很大一片区域，同时主动式卫星携带有精密原子钟，可播发标准时间信号，因此利用卫星授时可实现标准时间信号播发的大面积覆盖。另一方面卫星到用户的无线电波大部分时间是在近似真空的条件下播发的，比起靠电离层反射实现远距离传播的短波、长波，其精度要高很多。
附图说明
图1是本发明提供的一种AIS岸基网络系统的结构示意图。
图2是本发明提供的另一种AIS岸基网络系统的结构示意图。
图3是本发明提供的一种AIS数据在辖区服务器中心的处理流程图。
图4是本发明提供的一种NTP时间同步原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
本发明实施例提供了一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其应用在AIS岸基网络系统中，如图1和图2所示，AIS岸基网络系统包括：内设有北斗授时模块的基站、多个辖区服务器中心、多个海区服务器中心和国家服务器中心，且所述国家服务器中心与多个所述海区服务器中心连接，每个所述海区服务器中心均与多个辖区服务器中心连接；
每个所述辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均对应连接一个实时用户，且均包括多个服务器，每个服务器均实时与以北斗主动授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步。
其中，如图2所示，每个辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均包括4个服务器，分别为管理服务器、第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器；
其中，所述管理服务器负责整个辖区服务器中心的管理工作，所述第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器均受所述管理服务器的控制和监督；
所述管理服务器、第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器均以一定的频率同NTP时钟服务器进行准实时同步。
另外，所述第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器还与所述管理服务器进行时间比对，以确定彼此之间时间同步的正确性；当任一服务器与所述管理服务器之间的时间差别数值大于预设时间差阈值时进行报警提示，进而可通过各服务器内部存储日志来分析排查告警原因，进一步保证彼此之间时间同步的正确性。
上述过程中，可预先设置每天的固定时刻进行时间比对，或者每隔预设时长后进行时间比对，或者实时进行时间比对，本发明实施例对此不作具体限定。
具体地，基于该AIS岸基网络时间同步系统，本发明的方法包括下述步骤：
步骤一、基站接收到其覆盖辖区区域内船载设备发送的AIS船台信息时，获取当前第一时刻，加盖时间戳后将AIS船台信息传送至对应辖区服务器中心的服务器。具体地，基站将AIS船台信息经由与基站连接的辖区路由器传送至对应辖区服务器中心的管理服务器。
本发明中，每个基站均有与之对应的辖区，任一辖区内对应设置多个基站。例如：基站的覆盖区域为A区域，则其对应的辖区则为A辖区；A辖区可以设置多个基站，当A辖区内有船载设备发送的AIS船台信息时，每个基站均会接收到该AIS船台信息。另外，由于每个基站内设有北斗授时模块，所以每个基站均为北斗卫星授时的AIS基站。
下面以图2中的辖区A为例，对本步骤进行说明。图2中，辖区A服务器1为管理服务器、辖区A服务器2为第一数据服务器、辖区A服务器3为第二数据服务器和辖区A服务器4 为数据存储服务器。
A辖区内有船载设备发送的AIS船台信息时，基站Aa、Ab接收到其覆盖区域内的AIS船台信息后经过辖区A路由器传送至辖区A交换机及辖区A服务中心。
具体地，针对任意一个基站（Aa或Ab），其接收到的AIS数据（即AIS船台信息）时，获取当前第一时刻，经过处理后加盖时间戳(时间标记为T1)后传输至辖区A服务器1。
步骤二、所述辖区服务器中心的服务器在接收到所述AIS基站处理船台信息且基于第一时刻和自身当前第二时刻确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据时，将其处理得到的AIS辖区处理船台信息加盖当前第三时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户和对应海区服务器中心的服务器。
如图3所示，该步骤包括：
辖区服务器中心的管理服务器在接收到AIS基站处理船台信息时，获取自身的第二时刻T2（管理服务器实时与NTP时钟同步服务器保持准同步），对其进行简单去重、清洗和过滤等初次数据处理，基于第一时刻T1和第二时刻T2判断所述AIS基站处理船台信息是否为实时数据，并在确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据时，将其初次数据处理后的AIS船台信息传送至本辖区服务器中心的第二数据服务器，且标记当前时刻（时间标记为T4）；
第二数据服务器对其进行进一步去重、清洗的二次数据处理操作，得到AIS辖区处理船台信息，并在加盖时间戳后将其传送至本辖区内的实时用户（即辖区内海事相关用户），为其提供实时数据以便及时掌握海域交通动态信息，提高海域管理效率；以及传送至数据存储器进行数据存储；以及传送至对应海区服务器中心的管理服务器。
另外，当辖区服务器中心的管理服务器在确定所述AIS基站处理船台信息不是实时数据时，即判断为历史数据，此时将初次数据处理后的AIS船台信息传送至本辖区服务器中心的第一数据服务器并标记当前时刻（时间标记为T3），第一数据服务器对初次数据处理后的AIS船台信息进行二次数据处理后传送至本辖区服务器中心的数据存储服务器中进行存储并标记当前时刻（时间标记为T5）供后续调用。
其中，所述辖区服务器中心的服务器采用下述方式基于第一时刻和自身当前第二时刻判断所述AIS基站处理船台信息是否为实时数据：
获取第一时刻和第二时刻的时间差（T2-T1），判断所述时间差是否达到时间差阈值，当判断所述时间差未达到时间差阈值时，确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据；当判断所述时间差达到时间差阈值时，确定所述AIS基站处理船台信息不是实时数据。
步骤三、所述海区服务器中心的服务器在接收到辖区处理后的AIS辖区处理船台信息且基于第三时刻和自身当前的第四时刻确定所述AIS辖区处理船台信息为实时数据时，将处理得到的AIS海区处理船台信息加盖当前第五时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户和国家服务器中心的服务器。
考虑到在数据传输过程中，存在由于网络延迟而导致辖区服务器中心传送的是实时数据，而到海区服务器中心会变成历史数据的情况，海区服务器中心的服务器也会基于第三时刻和自身当前的第四时刻来判断是否为实时数据，并在不同判断结果时执行不同操作。
该步骤与步骤二中辖区服务器中心的服务器执行的操作和流程类似，区别仅在于将辖区服务器更换为海区服务器，本发明在此不再赘述。
海区中心接收来自所有辖区中心的AIS数据，因此与海区服务器中心连接的用户可以查看整个海区所辖区域内的相关信息。
步骤四、所述国家服务器中心的服务器在接收到海区处理后的AIS海区处理船台信息且基于第五时刻和自身当前的第六时刻确定所述AIS海区处理船台信息为实时数据时，将处理得到的AIS国家处理船台信息加盖当前第七时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户。
该步骤与步骤二中辖区服务器中心的服务器执行的操作和流程类似，区别仅在于将辖区服务器更换为国家服务器，本发明在此不再赘述。
国家中心服务器中心接收来自所有海区的AIS数据，因此可查看整个国家所辖海域内的相关信息。
进一步地，本发明针对每个服务器实时与以北斗主动授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步的具体方式进行说明，其采用下述方式：
NTP时钟同步服务器通过北斗授时芯片获得实时标准UTC时间；
如图4所示，每个服务器均采用下述公式得到本机时钟差
Figure SMS_8
：
Figure SMS_9
；
其中，
Figure SMS_10
为任一服务器（即图4中的客户端）发送请求报文时该服务器的服务器时间；为
Figure SMS_11
NTP时钟服务器端（即图4中的服务器端）收到请求报文的UTC时间；
Figure SMS_12
为NTP时钟服务器回复信息包的UTC时间；
Figure SMS_13
为该服务器收到时间信息包时的服务器时间；
Figure SMS_14
为该服务器与NTP时钟服务器之间的传输延迟。
因此，本发明中通过二次报文交换实现各服务器与NTP时钟服务器同步，从而实现整个岸基网络的时间同步。
另外，NTP时钟同步服务器通过北斗授时芯片获得实时标准UTC时间的方法如下：
步骤S901、分别获取四颗可视卫星信号发射时刻的北斗时间；
针对任一可视卫星，采用下述公式获取该可视卫星信号发射时刻的北斗时间BDT
Figure SMS_15
：
Figure SMS_16
；
式中
Figure SMS_17
为信号发射时刻的卫星时间，通过基本导航信息中的周内秒计数（TOW）、整周计数（WN）以及当前接收电文比特（Bit）数、伪码周期、伪码相位拼接而成。
Figure SMS_18
为卫星时间与BDT
Figure SMS_19
之间的差值，通常称其为卫星钟差，通过解析卫星星历从基本导航信息中获取。
步骤S902、获取每颗可视卫星的位置。
其中，第n颗可视卫星在信号发射时刻对应的位置为
Figure SMS_20
、
Figure SMS_21
、
Figure SMS_22
、
Figure SMS_23
为第n颗卫星在2000国家大地坐标系（China Geodetic System 2000，CGS2000）中以米为单位的坐标值，每颗卫星依据它们各自播发的星历参数计算获得。北斗系统星历参数每小时更新一次，正常情况下，都在整点更新。从一整天的尺度来看，这一更新过程从每天的00:00时开始，此后以每30s为周期一直播发该星历，直到01:00，开始播发新的星历参数。
步骤S903、在接收任意一颗可视卫星信号时均获取NTP时钟服务器本机时钟的时间，以得到接收四颗可视卫星信号时的四个本地时钟时间。
针对任意一个本地时钟时间，其用
Figure SMS_24
表示。
步骤S904、根据步骤S901得到的四颗可视卫星信号发射时刻的北斗时间，以及步骤S903得到的四个本机时钟时间获得四个伪距测量值。
针对任一一颗可视卫星，该可视卫星与NTP时钟同步服务器的伪距测量值
Figure SMS_25
定义为北斗接收机接收信号时间
Figure SMS_26
与信号发射时间
Figure SMS_27
之间的差值再乘以光速在真空中的速度c，即：
Figure SMS_28
。
步骤S905、利用定位方程根据步骤S902获取的每颗可视卫星的位置、以及步骤S904获得的四个伪距测量值得到钟差。
定位方程如下：
Figure SMS_29
步骤S906、根据步骤S905得到的钟差、以及当前任一时刻的时钟时间，得到与当前时钟时刻对应的标准UTC时间。
钟差
Figure SMS_30
为与BDT之间的差值，经过上述PVT解算可获取每个本地时钟的钟差，再通过钟差
Figure SMS_31
对机本地时钟进行修正得到任一时刻时钟时间对应的BDT时间，而AIS岸基网络时间同步技术使用的时间为UTC时间，因此需要将BDT经过闰秒调整同步到UTC时间上，BDT与UTC之间的时间偏差
Figure SMS_32
即闰秒调整值计算如下：
Figure SMS_33
；
式中
Figure SMS_34
为接收机估计的北斗时，
Figure SMS_35
为闰秒调整误差，根据本地时当前时刻及电文信息求得。BDT在2006年1月1日0点0分0秒与UTC时对齐，目前BDT与UTC时相差4s，即为4，因此BDT=UTC+4，根据该公式得到标准UTC时间。
最后北斗接收机经过接口模块将UTC时间与标准1PPS输出供NTP时钟同步服务器使用，UTC时间的秒对应1PPS秒脉冲的起始沿。目前北斗三号授时模块的1PPS精度高达10ns。
本发明提供的AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，通过搭建包含内设有北斗授时模块的基站、多个辖区服务器中心、多个海区服务器中心和国家服务器中心的AIS岸基网络时间同步系统，且每个辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均包括多个实时与以北斗授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步的服务器，保证了所有服务器的时间同步，确保AIS数据正常传输。
另外，由于所有的服务器和基站均基于北斗授时实现了时间同步，AIS数据在传输时，基站在接收到AIS船台信息并加盖时间戳发送至辖区服务中心的服务器后，辖区服务中心的服务器可直接基于该时间戳和其当前的时刻判断是否为实时数据，并在确定为实时数据时加盖时间戳直接发送至与其连接的实时用户和对应海区服务器中心的服务器；同理，海区服务器中心的服务器也可直接基于上述时间戳和其当前的时刻判断是否为实时数据，并在确定为实时数据时加盖时间戳直接发送至与其连接的实时用户和国家服务器中心的服务器，不仅保证了AIS数据的传输形成完整的链条，也能够保证AIS数据传输的精确性。
本发明考虑在AIS岸基时间同步技术中采用北斗卫星主动授时，北斗全球授时精度优于20us，UTCOE（北斗时与协调世界时之间的偏差）精度优于50us，能够保证数据的准确性；另外，AIS岸基网络时间同步技术采用我国独立自主研发的北斗卫星授时系统，其授时精度和授时可靠性更有保障，从而能够更好的保证岸基系统的稳定运行，确保AIS数据的稳定传输。同时采用北斗系统对防止AIS数据泄露，保障AIS数据安全意义重大。
随着AIS核心网国产化的推进，AIS基站及核心网相关设备均为国产化设备，搭建与其相匹配的北斗授时时间同步技术也是AIS核心网国产化中必不可少的一部分。AIS核心网国产化实现了我国岸基网络核心技术的独立自主。
另外，本发明中使用卫星主动授时与常规授时方式相比：一方面卫星在离地面很高的轨道上运行，一颗卫星就可观察地面很大一片区域，同时主动式卫星携带有精密原子钟，可播发标准时间信号，因此利用卫星授时可实现标准时间信号播发的大面积覆盖。另一方面卫星到用户的无线电波大部分时间是在近似真空的条件下播发的，比起靠电离层反射实现远距离传播的短波、长波，其精度要高很多。

Claims (9)

1.一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，其应用在AIS岸基网络系统中，所述AIS岸基网络系统包括：内设有北斗授时模块的基站、多个辖区服务器中心、多个海区服务器中心和国家服务器中心；每个所述辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均对应连接一个实时用户，且均包括多个服务器，每个服务器均实时与以北斗主动授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步；
所述方法包括下述步骤：
步骤一、基站接收到其覆盖辖区区域内船载设备发送的AIS船台信息时，获取当前第一时刻，加盖时间戳后将处理得到的AIS基站处理船台信息传送至对应辖区服务器中心的服务器；
步骤二、所述辖区服务器中心的服务器在接收到所述AIS基站处理船台信息且基于第一时刻和自身当前第二时刻确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据时，将其处理得到的AIS辖区处理船台信息加盖当前第三时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户和对应海区服务器中心的服务器；
步骤三、所述海区服务器中心的服务器在接收到所述AIS辖区处理船台信息且基于第三时刻和自身当前的第四时刻确定所述AIS辖区处理船台信息为实时数据时，将其处理得到的AIS海区处理船台信息加盖当前第五时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户和国家服务器中心的服务器；
步骤四、所述国家服务器中心的服务器在接收到所述AIS海区处理船台信息且基于第五时刻和自身当前的第六时刻确定所述AIS海区处理船台信息为实时数据时，将其处理得到的AIS国家处理船台信息加盖当前第七时刻的时间戳传送至与其连接的实时用户。
2.根据权利要求1所述的一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，每个辖区服务器中心、海区服务器中心和国家服务器中心均包括4个服务器，分别为管理服务器、第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器；
其中，所述管理服务器负责整个辖区服务器中心的管理工作，所述第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器均受所述管理服务器的控制和监督；
所述管理服务器、第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器均以一定的频率同NTP时钟服务器进行准实时同步。
3.根据权利要求2所述的一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，所述第一数据服务器、第二数据服务器和数据存储服务器还与所述管理服务器进行时间比对，当任一服务器与所述管理服务器之间的时间差别数值大于预设时间差阈值时进行报警提示。
4.根据权利要求2所述的一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，步骤一中，基站将AIS船台信息经由与基站连接的辖区路由器传送至对应辖区服务器中心的管理服务器。
5.根据权利要求4所述的一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，步骤二包括：
所述辖区服务器中心的管理服务器在接收到所述AIS基站处理船台信息时，获取自身的第二时刻，对其进行初次数据处理，基于第一时刻和第二时刻判断所述AIS基站处理船台信息是否为实时数据，并在确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据时，将初次数据处理后的AIS船台信息传送至本辖区服务器中心的第二数据服务器，且标记当前时刻；
第二数据服务器对其进行二次数据处理得到AIS辖区处理船台信息，并在加盖时间戳后将其传送至本辖区内的实时用户和对应海区服务器中心的管理服务器。
6.根据权利要求1或5所述的一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，所述辖区服务器中心的服务器采用下述方式基于第一时刻和自身当前第二时刻判断所述AIS基站处理船台信息是否为实时数据：
获取第一时刻和第二时刻的时间差，判断所述时间差是否达到时间差阈值，当判断所述时间差未达到时间差阈值时，确定所述AIS基站处理船台信息为实时数据；当判断所述时间差达到时间差阈值时，确定所述AIS基站处理船台信息不是实时数据。
7.根据权利要求6所述的一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，步骤二还包括：
所述辖区服务器中心的管理服务器在确定所述AIS基站处理船台信息不是实时数据时，将初次数据处理后的AIS船台信息传送至本辖区服务器中心的第一数据服务器并标记当前时刻，第一数据服务器对初次数据处理后的AIS船台信息进行二次数据处理后传送至本辖区服务器中心的数据存储服务器中进行存储并标记当前时刻。
8.根据权利要求1所述的一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，每个服务器均采用下述方式实时与以北斗主动授时为基准的NTP时钟同步服务器进行准同步：
NTP时钟同步服务器通过北斗授时芯片获得实时标准UTC时间；
每个服务器均采用下述公式得到本机时钟差
Figure QLYQS_1
：
Figure QLYQS_2
；
其中，
Figure QLYQS_3
为任一服务器发送请求报文时该服务器的服务器时间；
Figure QLYQS_4
为NTP时钟服务器端收到请求报文的UTC时间；
Figure QLYQS_5
为NTP时钟服务器回复信息包的UTC时间；
Figure QLYQS_6
为该服务器收到时间信息包时的服务器时间，
Figure QLYQS_7
为该服务器与NTP时钟服务器之间的传输延迟。
9.根据权利要求8所述的一种AIS岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法，其特征在于，NTP时钟同步服务器通过北斗授时芯片获得实时标准UTC时间的方法如下：
步骤S901、分别获取四颗可视卫星信号发射时刻的北斗时间；
步骤S902、获取每颗可视卫星的位置；
步骤S903、在接收任意一颗可视卫星信号时均获取本机时钟的时间，以得到接收四颗可视卫星信号时的四个本地时钟时间；
步骤S904、根据步骤S901得到的四颗可视卫星信号发射时刻的北斗时间，以及步骤S903得到的四个本机时钟时间获得四个伪距测量值；
步骤S905、利用定位方程根据步骤S902获取的每颗可视卫星的位置、以及步骤S904获得的四个伪距测量值得到钟差；
步骤S906、根据步骤S905得到的钟差、以及当前任一时刻的时钟时间，得到与当前时钟时刻对应的标准UTC时间。
CN202310209320.7A 2023-03-07 2023-03-07 Ais岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法 Active CN116074945B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310209320.7A CN116074945B (zh) 2023-03-07 2023-03-07 Ais岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310209320.7A CN116074945B (zh) 2023-03-07 2023-03-07 Ais岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116074945A true CN116074945A (zh) 2023-05-05
CN116074945B CN116074945B (zh) 2023-06-06

Family

ID=86173356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310209320.7A Active CN116074945B (zh) 2023-03-07 2023-03-07 Ais岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116074945B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111884708A (zh) * 2020-07-29 2020-11-03 上海埃威航空电子有限公司 基于低轨道卫星和岸基的船舶ais数据采集及融合方法
CN114996260A (zh) * 2022-08-05 2022-09-02 深圳市深蓝信息科技开发有限公司 一种清洗ais数据的方法、装置、终端设备及存储介质
CN114996261A (zh) * 2022-08-05 2022-09-02 深圳市深蓝信息科技开发有限公司 基于ais数据的去重方法、装置、终端设备及存储介质

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111884708A (zh) * 2020-07-29 2020-11-03 上海埃威航空电子有限公司 基于低轨道卫星和岸基的船舶ais数据采集及融合方法
CN114996260A (zh) * 2022-08-05 2022-09-02 深圳市深蓝信息科技开发有限公司 一种清洗ais数据的方法、装置、终端设备及存储介质
CN114996261A (zh) * 2022-08-05 2022-09-02 深圳市深蓝信息科技开发有限公司 基于ais数据的去重方法、装置、终端设备及存储介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王树茂;姚高乐;徐琳琳;: "AIS时基信息形成机制研究", 中国海事, no. 02 *
聂乾震;: "北斗卫星导航系统在航海保障行业的应用思考", 航海, no. 04 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116074945B (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1252490C (zh) 卫星定位参照系统与方法
Wübbena et al. Reducing distance dependent errors for real-time precise DGPS applications by establishing reference station networks
US9841506B2 (en) System and method for dual-mode location determination
EP1346236B1 (en) System and method for rapid telepositioning
US6480788B2 (en) System and method for fast acquisition reporting using communication satellite range measurement
US8630796B2 (en) System and method for fast acquisition position reporting
US20070236387A1 (en) Method of optimization of processing of location data in the presence of a plurality of satellite positioning constellations
US7432852B2 (en) Method of synchronizing base stations of a terrestrial cellular communication network
MXPA01001659A (es) Metodo y aparato para comprimir informacion de mensajes de radiodifusion de satelites gps.
CN104749588A (zh) 一种与北斗系统实时同步生成伪卫星信号的方法
CA2554336A1 (en) Transfer of calibrated time information in a mobile terminal
CA2378727A1 (en) Fast acquisition position reporting system
KR102168121B1 (ko) Dgnss 중파에서 상태 공간 정보를 이용한 항만 항법을 위한 정밀단독측위-실시간 서비스 시스템
CN110515109B (zh) 一种基于多信息源融合自主pnt时间的方法及装置
US7403155B2 (en) Method for the accelerated acquisition of satellite signals
CN107831512A (zh) 一种msb‑agps定位的位置隐私保护方法
US7408916B2 (en) Synchronisation of frame transmissions in a telecommunications network
CN213069196U (zh) 一种精密单点定位装置
CN116074945B (zh) Ais岸基网络中基于北斗授时时间同步技术的数据传输方法
WO2010065263A2 (en) System method for providing gnss assistance data without dedicated receivers
Choy et al. High Accuracy Real-Time Precise Point Positioning using the Japanese Quasi-Zenith Satellite System LEX Signal.
Nguyen et al. The Method for Enhancing Positioning Accuracy Based on Automatic Identification System
Niu et al. A working and verification framework of marine BDS high precision positioning system
GB2456150A (en) A transmitter providing a signal indicating a time difference between respective reference clocks of a first and second global navigation satellite system
Diglys The use of characteristic features of wireless cellular networks for transmission of GNSS assistance and correction data

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant