CN201039176Y - Gps/ntp双输入同步时钟 - Google Patents
Gps/ntp双输入同步时钟 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201039176Y CN201039176Y CNU2007200697904U CN200720069790U CN201039176Y CN 201039176 Y CN201039176 Y CN 201039176Y CN U2007200697904 U CNU2007200697904 U CN U2007200697904U CN 200720069790 U CN200720069790 U CN 200720069790U CN 201039176 Y CN201039176 Y CN 201039176Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- time
- gps
- ntp
- signal
- clock
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electric Clocks (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种GPS/NTP双路输入同步组网时钟，包括GPS接收单元、时间基准单元、时间保持单元OCXO振荡器、实时时钟、总线、至少一个输出卡和显示卡板，GPS接收单元一端与GPS天线连接，另一端与基准单元连接，基准单元分别与时间保持单元OCXO振荡器和实时时钟连接，同时通过总线与至少一个输出卡和显示卡板连接，其特征在于，基准单元和总线分别与NTP输入卡板连接，NTP输入卡板与RG45线缆连接。本实用新型的优点是实现了一台装置GPS/NTP两路输入信号的对时模式，形成了输入的冗余配置，大大提高了系统的稳定性；能够针对不同的系统需要设置主用信号，扩展了装置的应用范围，并且利用时延补偿功能，网络对时精度能够达到300微秒以内；同时具备完善的远程管理功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种GPS/NTP双输入同步组网时钟，尤其涉及一种利用传输网络，将每个孤立的GPS时钟同步装置组成一个完全同步的时间网络，属于通信技术领域。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，许多行业对时间精度的要求也越来越高。在电力、交通、通信、金融等各个领域，精确的时间信号才能够保证各种自动化设备的正常运行，而1秒钟的时间差都有可能导致数据统计失误，造成无法挽回的经济损失。
目前针对这一问题普遍的解决方法是建立时间同步系统。即将绝对时间UTC应用于各大厂矿企业内，使得厂内有时间标记需求的设备能够使用同一个时间参照体系，从而使各类设备的内部时间保持一致。
目前应用最成熟的是GPS卫星对时技术。GPS是美国的全球卫星导航系统，由24颗在空间运行的GPS卫星和地面控制站组成，在地球表面任一地点、任一时刻GPS卫星信号接收器都可收到足够多数量的GPS卫星信号。精确计算接收器所在当前空间位置和时间，其时间精度相对UTC时间误差可达纳秒级。GPS时钟是一个非常精确的时间源，绝大多数的时间同步网络都把它作为基准时间源。
获得GPS时间需要依靠专门的GPS时钟同步装置，其内部装有一个GPS接收单元，通过电缆与天线连接，接收GPS时间信号。然后再通过一系列转换电路将该信号转换成IRIG-B、脉冲、时间报文等各种信号格式进行输出。通常精度要求较高的GPS时钟同步装置还会配置内部时钟，可以是原子钟或晶体振荡器。当跟踪GPS信号时，装置内部时间基准单元将卫星信号及内部时钟信号进行分析合成，综合了卫星信号长稳好和内部时钟信号短稳好的优点，通过内部时钟滤除信号的抖动和漂动，使信号更稳定；当GPS信号不可用时，装置能够通过内部时钟的保持功能，持续提供良好精度的时间信号输出。
目前全球用于时间同步的技术，归纳起来有两种方案。
方案1：每个独立区域放置一套或冗余的两套GPS时钟同步装置，通过时钟扩展装置输出上百个时间信号，提供给通常1km距离内的设备对时，而这些独立区域之间，则相对GPS保持同步。如图1所示，GPS接收单元1通过GPS天线获取时间信号，再将信号送入时间基准单元2，另外时间保持单元OCXO振荡器3和实时时钟4也不断与时间基准单元2进行数据交换。时间基准单元2将以上多个时间信号来源进行分析和处理后，输出到总线5上，同时还产生一路10MHz和一路1PPS基准信号。如图1所示，各信号输出卡板6和显示卡板7都同时与总线5交换配置信息，实现各种所需信号的输出。
方案2，用一套或冗余的两套GPS时钟同步装置输出一定数量的DCLS信号，每一路DCLS信号通过DDN，DCN网络的传输手段传送至数百公里以外的地方，再通过具有时延补偿功能的接收装置进行接收、解码、扩展，实现所有需要时间信号的设备的时间同步。对于这种方案，需要下游的同步时钟装置具有DCLS接收功能，如图2所示，GPS接收单元1通过GPS天线获取时间信号，DCLS输入卡板8通过屏蔽线缆或光缆接收上游信号，DCLS输入卡板是一种用于接收时间信号的卡板，能够通过电缆接收DCLS时间信号，并将DCLS解码，从而输出串口时间报文信号和精度优于1微秒的1PPS信号。
GPS接收单元1和DCLS输入卡板8再分别将信号送入时间基准单元2，另外，时间保持单元OCXO振荡器3和实时时钟4也不断与时间基准单元2进行数据交换。时间基准单元2将以上多个时间信号来源进行分析和处理后，输出到总线5上，同时还产生一路10MHz和一路1PPS基准信号，信号输入卡板8、各信号输出卡板6和显示卡板7都同时与总线5交换配置信息，实现各种所需信号的输出。
其中DCLS输入卡板是一种用于接收时间信号的卡板，能够通过电缆接收DCLS时间信号，并将DCLS解码，从而输出串口时间报文信号和精度优于1微秒的1PPS信号。
以上两种方案各有其缺点：
方案1：所有GPS时钟同步装置之间永远是相对卫星时间的同步，任何天线、电缆、环境的变化都可能造成相对误差的增加且不可预料，因此不能从根本上解决时间同步的问题；且所有站点都依赖受控于美国的GPS，存在极大的安全隐患。
方案2：传输DCLS信号需要特定的传输网络的支撑，并且这些支撑网络并不普及；且长距离传输时产生不同的时延，与GPS对时精度出现明显误差。
当前国内许多电厂、变电站、通信大楼内分别建立了独立的GPS时间同步系统，但由于各站内的GPS性能良莠不齐，直接影响到时间基准信号的准确性；即使所有电站全部使用同样的GPS设备，当某些设备由于特殊原因无法接收GPS信号而切换到内部保持输出时，与其他正常运行的GPS设备也会造成信号的差异。因此仅实现局部的同步是远远不够的，迫切需要建立统一的时间同步网。即利用通信网络，采用NTP网络时间协议进行对时已成为发展趋势。该方式具有投资省，软件安装方便，精度高的特点，最易于大量推广采用。对于无法上LAN局域网的设备，可以通过可接入用户设备物理接口，如IRIG-B、RS232等进行单独传送时间信息。NTP协议可用复杂的算法对传输过程中的时间延迟进行补偿，并且减轻多个由于同步源而产生的差错，实现了准确性达到毫秒级的时间服务，专业的工业级产品甚至达到微秒级的时间服务。另外还可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击，保障了网络安全。 NTP对时可利用原有的网络结构，距离不受任何限制，是一种更为先进、更为可靠的时间同步方式。
发明内容
本实用新型的目的是发明一种GPS/NTP双路输入同步组网时钟，能够实现全省范围内任意设备间的高精度时间同步。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种GPS/NTP双路输入同步组网时钟，包括GPS接收单元、时间基准单元、时间保持单元OCXO振荡器、实时时钟、总线、至少一个输出卡和显示卡板，GPS接收单元一端与GPS天线连接，另一端与基准单元连接，基准单元分别与时间保持单元OCXO振荡器和实时时钟连接，同时通过总线与至少一个输出卡和显示卡板连接，其特征在于，基准单元和总线分别与NTP输入卡板连接，NTP输入卡板与RG45线缆连接。
本实用新型将GPS接收单元和NTP输入卡板相结合，在同一装置中实现两路信号的输入，并可设置主备用，实现GPS和NTP两路输入信号的冗余配置，扩展其在各种环境中的应用范围。当装置作为一级主时钟时，将GPS信号做为主用信号，GPS信号丢失时，可自动切换到NTP信号输入，跟踪到上级时间服务器；当装置作为下级时钟时，以地面链路信号为主用，当传输故障或其他原因造成NTP信号不可用时，可自动切换到GPS信号输入，保证系统的对时精度。
由于NTP信号通过TCP/IP网络进行传输，传输通道非常普及，且应用非常方便，相对于DCLS信号在传输中会造成较大的时延，NTP信号可利用自身的算法，动态的计算实时的传输延迟并自动进行补偿，大大提高了时间信号传输的精度，还利用了NTP信号优越的组网性能，提升了装置的组网特性。
本实用新型的优点在于：
1.实现了一台装置GPS/NTP双路冗余输入，提高系统的稳定性；
2.除利用NTP自身的算法，还特别运用了独特的处理技术，随时比较和处理内部被GPS同步过的时间基准单元与NTP时间数据包之间的关系，提高对时精度；
3.可通过软件技术动态补偿网络传输中的时间延迟，锁定GPS时相对UTC输出精度可达100ns，网络对时精度最高300μs；
4.模块化设计，涵盖目前通用的所有信号格式，可满足不同的系统需求；
5.拥有完善的远程管理体系；
6.支持SNMP告警、干接点告警。
附图说明
图1为原方案1GPS输入同步组网时钟结构示意图；
图2为原方案2GPS输入同步组网时钟结构示意图；
图3为GPS/NTP双路输入同步组网时钟结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型所用的所有组件均为外购。
如图3所示，为GPS/NTP双路输入同步组网时钟结构示意图，所述的GPS/NTP双路输入同步组网时钟由GPS接收单元1、时间基准单元2、时间保持单元OCXO振荡器3、实时时钟4、总线5、至少一个输出卡6、显示卡板7和NTP输入卡板9组成，GPS接收单元1一端与GPS天线连接，另一端与基准单元2连接，基准单元2分别与时间保持单元OCXO振荡器3和实时时钟4连接，并输入看门狗程序，同时通过总线5与至少一个输出卡6和显示卡板7连接，实时时钟4与石英连接，基准单元2和总线5分别与NTP输入卡板9连接，NTP输入卡板9与RG45线缆连接。
NTP：Network Time Protocol即网络时间协议，是用于时间同步的标准网络协议，可以获得并且分发时间。它的用途是把连入网络的各节点设备的时间同步到某些时间标准，并可以提供高精准度的时间校正，且可借由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。
NTP输入卡板是一种用于接收时间信号的卡板，能够通过网络接收NTP时间信号，并将NTP解码，从而输出串口时间报文信号和1PPS信号。
工作时，GPS接收单元1通过GPS天线获取时间信号，NTP输入卡板9通过RG45线缆或屏蔽线缆接收上游信号，GPS接收单元1和NTP输入卡板9再分别将信号送入时间基准单元2，另外，时间保持单元OCXO振荡器3和实时时钟4也不断与时间基准单元2进行数据交换。时间基准单元2将以上多个时间信号来源进行分析合成，综合了卫星信号长稳好和振荡器信号短稳好的优点，并滤除抖动和漂动，提高的信号的稳定性。时间基准单元2将合成后的信号输出到总线5上，同时还产生一路10MHz和一路1PPS基准信号，即秒脉冲信号，也是一种通用时间信号格式，每秒发一个脉冲，信号输入卡板9、各信号输出卡板6和显示卡板7都同时与总线5交换配置信息，实现各种所需信号的输出。
当装置在跟踪NTP的状态下，应同时跟踪GPS信号约半小时，时间基准单元2利用这段时间不断将NTP信号与GPS信号进行对比，并进行一系列计算过程，算出NTP传输过程中的实时的延迟，自动设置并随时调整补偿值，使得NTP对时精度大大提高。经过这一过程，半小时后断掉GPS天线，装置在仅跟踪NTP信号时精度可保持在300微秒以内。
时间基准单元2包含多个微控制芯片，通过软件控制GPS和其他输入信号的主备用情况，实现两路信号的智能切换。
Claims (1)
1.一种GPS/NTP双路输入同步组网时钟，包括GPS接收单元(1)、时间基准单元(2)、时间保持单元OCXO振荡器(3)、实时时钟(4)、总线(5)、至少一个输出卡(6)和显示卡板(7)，GPS接收单元(1)一端与GPS天线连接，另一端与基准单元(2)连接，基准单元(2)分别与时间保持单元OCXO振荡器(3)和实时时钟(4)连接，同时通过总线(5)与至少一个输出卡(6)和显示卡板(7)连接，其特征在于，基准单元(2)和总线(5)分别与NTP输入卡板(9)连接，NTP输入卡板(9)与RG45线缆连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2007200697904U CN201039176Y (zh) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Gps/ntp双输入同步时钟 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNU2007200697904U CN201039176Y (zh) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Gps/ntp双输入同步时钟 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201039176Y true CN201039176Y (zh) | 2008-03-19 |
Family
ID=39211704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNU2007200697904U Expired - Fee Related CN201039176Y (zh) | 2007-05-14 | 2007-05-14 | Gps/ntp双输入同步时钟 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201039176Y (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102063055A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 南京科远自动化集团股份有限公司 | 一种冗余utc时间同步服务器 |
| CN102298099A (zh) * | 2011-07-13 | 2011-12-28 | 西安市双合软件技术有限公司 | 一种具有对时功能的配用电监测与测量装置 |
| CN102938677A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-02-20 | 浙江大学 | 一种海底观测网岸基站时间同步方法 |
| CN105634635A (zh) * | 2014-11-07 | 2016-06-01 | 杭州华为数字技术有限公司 | 一种共享rtc的方法、装置和系统 |
| CN109001769A (zh) * | 2017-06-06 | 2018-12-14 | 国网上海市电力公司 | 一种基于北斗卫星的dcls时间偏差监测方法及系统 |
| CN114759998A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-07-15 | 广州汽车集团股份有限公司 | 车辆时钟同步方法、装置及控制器 |
-
2007
- 2007-05-14 CN CNU2007200697904U patent/CN201039176Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102063055A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-05-18 | 南京科远自动化集团股份有限公司 | 一种冗余utc时间同步服务器 |
| CN102298099A (zh) * | 2011-07-13 | 2011-12-28 | 西安市双合软件技术有限公司 | 一种具有对时功能的配用电监测与测量装置 |
| CN102938677A (zh) * | 2012-11-08 | 2013-02-20 | 浙江大学 | 一种海底观测网岸基站时间同步方法 |
| CN102938677B (zh) * | 2012-11-08 | 2015-01-14 | 浙江大学 | 一种海底观测网岸基站时间同步方法 |
| CN105634635A (zh) * | 2014-11-07 | 2016-06-01 | 杭州华为数字技术有限公司 | 一种共享rtc的方法、装置和系统 |
| CN105634635B (zh) * | 2014-11-07 | 2019-02-26 | 杭州华为数字技术有限公司 | 一种共享rtc的方法、装置和系统 |
| CN109001769A (zh) * | 2017-06-06 | 2018-12-14 | 国网上海市电力公司 | 一种基于北斗卫星的dcls时间偏差监测方法及系统 |
| CN109001769B (zh) * | 2017-06-06 | 2021-12-24 | 国网上海市电力公司 | 一种基于北斗卫星的dcls时间偏差监测方法及系统 |
| CN114759998A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-07-15 | 广州汽车集团股份有限公司 | 车辆时钟同步方法、装置及控制器 |
| CN114759998B (zh) * | 2021-09-16 | 2022-11-25 | 广州汽车集团股份有限公司 | 车辆时钟同步方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201039176Y (zh) | Gps/ntp双输入同步时钟 | |
| CN101795020B (zh) | 变电站智能电子设备的自动对时同步系统 | |
| CN101895385B (zh) | 用于实现时钟切换的合并单元的对时时钟系统 | |
| CN101615948A (zh) | 一种实现时间同步的方法及系统 | |
| MX2014005686A (es) | Sistemas y metodos para sincronizacion de tiempo de los ied por medio de enlace de radio. | |
| CN104378193A (zh) | 时间同步系统及方法、交换机、嵌入式接口板 | |
| CN101594673A (zh) | 一种分布式处理1588时间戳的方法及系统 | |
| CN107896134A (zh) | 一种高精度模块化时间同步设备 | |
| US9172525B2 (en) | Method and device for compensating for time path | |
| CN103715766B (zh) | 一种环网分布式母线保护同步方法 | |
| CN1540884A (zh) | 用于在基站收发台中同步卫星时钟的系统和方法 | |
| CN203596827U (zh) | 时间同步系统、交换机、嵌入式接口板 | |
| CN105634641B (zh) | 基于交换架构可级联网络通信的精确校时系统及方法 | |
| CN102769908A (zh) | 一种应用于电力系统保护测试设备的时间同步装置与方法 | |
| CN111211856B (zh) | 基于wr协议的有线地震仪时间同步系统及方法 | |
| CN102013967A (zh) | 基于1588协议的北斗时间同步装置及其应用 | |
| CN1946002B (zh) | 一种基站之间的时钟同步方法 | |
| CN104243079A (zh) | 一种实时以太网的微秒级时钟同步方法 | |
| CN111740800A (zh) | 基于sdn架构5g智能节点的多精度时钟同步方法 | |
| CN105471540A (zh) | 一种基于风电变流器的北斗gps时钟同步系统 | |
| CN102882671B (zh) | 基于北斗/gps时间信号的通信网络授时系统 | |
| CN103378916A (zh) | 一种时钟传输方法、边界时钟及透传时钟 | |
| CN1731704A (zh) | 时分双工同步码分多址基站间空中帧同步的方法和装置 | |
| CN111478863B (zh) | 一种交换机系统及其网口时间同步方法 | |
| CN112583508B (zh) | 用于轨道列车的时钟同步通信系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Bin Inventor after: Chen Huihuang Inventor after: Shen Wenguang Inventor after: Wei Chang Inventor after: Huang Sheng Inventor after: Li Shaocong Inventor after: Huang Qi Inventor before: Qiu Zuxiong Inventor before: Wang Yafen Inventor before: Zhu Ya Inventor before: Su Jinguang |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160217 Address after: 510670 Luogang District, Guangdong, Guangzhou Science City Fung Road, No. 1, No. Patentee after: Company limited of China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Address before: Bi Sheng Road, Zhangjiang hi tech park Shanghai 201608 Lane 299, No. 15 building A Patentee before: Shanghai Taitan Communication Engineering Co.Ltd |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080319 Termination date: 20160514 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |