CN202940822U - 船用局域网时间统一系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种船用局域网时间统一系统，它包括时间服务器、时间同步客户端、显示屏装置、GPS接收机以及与GPS接收机相连的GPS天线，所述GPS天线与所述GPS接收机相连；所述GPS接收机与时间服务器通过串口设备相连接；所述时间同步客户端通过配置服务器IP地址和时间服务器通信连接；显示屏装置分别与时间服务器、时间同步客户端相连接。本实用新型的有益效果在于：可同时向移动船舶局域网用户提供UTC时间同步服务、北京时间同步服务及动态的本地时间同步服务，同步精度可达到毫秒级，充分满足船舶各种业务应用需求；定时监测显示局域网内时间同步客户端是否同步，用以评估系统设备稳定性与精度，易于统计分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及时间同步领域，具体涉及一种船用局域网时间统一系统。
背景技术
随着局域网技术的发展以及工程的需要，现实生活中大中型船舶上也开始愈来愈多地使用局域网以更好地完成工作要求。现有大多数船舶局域网络中，其计算机设备所采用的时间是系统预先设定的时间，随着时间的变化及船舶位置的变化就会产生时间的偏差，如果得不到校准，误差就会越大。局域网计算机设备之间能否实现精确、可靠的时间同步，关系到船舶上工作任务完成的准确和严密性。
目前，在计算机与网络应用中，比较常见的一种时间同步方法是NTP（Network Time Protocol，网络时间协议），它是用来使计算机时间同步化的一种协议，使计算机对其服务器或时钟源做同步化，提供高精确度的时间校正，是一种基于TCP/IP中的IP和UDP协议栈，也能被许多其它协议族使用的分布式时间服务器和客户端之间进行时间同步的协议。NTP协议完整地定义了时间同步实现过程中所使用的结构，算法，实体和协议，在计算机与网络中的应用以及相当广泛。SNTP(Simple Network Time protocol，简单网络时间协议)是目前Internet网上实现时间同步的一种重要工程化方法，SNTP简化了NTP协议，是NTP的一个子集，在实际很多应用中由于不需要使用NTP协议中很复杂的算法，更广泛的采用SNTP协议，可以更方便地应用于网络时间开发，且与NTP协议具有互操作性。
大中型船舶通常有三种时间同步需求，第一种是为各种自动化系统或船载装置提供全球统一的UTC (国际标准时间)时间同步，其余两种是为工作人员计算机、公共场所计算机提供的北京时间同步及不同时区的本地时间同步。传统的局域网时间统一系统往往只提供单一方式的时间同步服务，或采用较复杂的方式实现上述的三种时间同步服务，无法适应现代船舶网络系统高度集成的新形势。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，针对现有船舶时间同步需求存在的上述问题和不足，提供一种适用于大中型船舶的船用局域网时间统一系统。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
船用局域网时间统一系统，它包括时间服务器、时间同步客户端、显示屏装置、GPS接收机以及与GPS接收机相连的GPS天线，所述GPS天线与所述GPS接收机相连；所述GPS接收机与时间服务器通过串口设备相连接；所述时间同步客户端通过配置服务器IP地址和时间服务器相连接；显示屏装置分别与时间服务器、时间同步客户端相连接。
在上述方案中，所述时间服务器的个数为一个或一个以上。
由设置时间同步机制的产生原因和目的可知,时钟源的个数越少时间统一性越好,但对于较庞大和复杂的网络,每个需要时间同步的计算机都与同一台时间服务器相连是不现实的,因此在NTP模型中采用分层结构,处于网络顶层的时间服务器是时间同步网络的基准时间参考源，即利用GPS接收机播发的UTC时间作为时间基准，为中间层时间服务器提供时间同步服务，中间层时间服务器获取时间同步后为下一级的时间同步客户端提供时间同步服务。
网络中的计算机可扮演多重角色，例如一个中间层计算机，对于顶层的时间服务器来说是时间同步客户端，对于其下一层计算机来说是时间服务器。
本实用新型的工作原理如下所述：
（1）在时间服务器端，GPS接收机通过GPS天线接收GPS报文信息，并通过串口与时间服务器通信；时间服务器打开串口进行配置，解析获得的GPS报文信息，得出船舶所在的地理位置信息及UTC（国际标准时间）时间信息，通过SNTP协议向时间同步客户端提供UTC时间同步、北京时间同步及本地时间同步服务，并向时间同步客户端反馈授时精度；时间同步客户端通过网络向时间服务器提供时间同步客户端的实时状态信息；显示屏装置定时采集时间服务器和时间同步客户端的设备信息、时间同步信息、以及校时精度信息，并综合显示局域网内与该时间服务器连接的时间同步客户端的连接状态及同步精度；
（2）在时间同步客户端，时间同步客户端配置服务器IP地址和校时类型，可以和指定的时间服务器进行通信，根据不同的校时类型进行判断和计算，时间同步客户端根据时间服务器反馈的授时精度获取校时精度，并向时间服务器周期性发送校时精度信息，显示与时间服务器的同步精度。
本实用新型的有益效果在于：
（1）时间源来自GPS卫星接收精确的时间信息，该时间信号同步于世界时UTC，为跨平台业务协作提供了统一的时间基准；
（2）可同时向移动船舶局域网用户提供UTC时间同步服务、北京时间同步服务及动态的本地时间同步服务，通过对时间同步客户端进行配置获得所需的时间同步，同步精度可达到毫秒级，充分满足船舶各种业务应用需求；
（3）可显示时间同步客户端的校时精度和系统状态信息，定时监测显示局域网内时间同步客户端是否同步，用以监测时间偏差状况、评估系统设备稳定性与精度，易于统计分析。
附图说明
图1为本实用新型的船用局域网时间统一系统的结构组成原理框图。
图2为本实用新型的服务器端工作流程图。
图3为本实用新型的客户端工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明：
参照图1所示，本实用新型所述的船用局域网时间统一系统，它包括时间服务器、时间同步客户端、显示屏装置、GPS接收机以及与GPS接收机相连的GPS天线，所述GPS天线与所述GPS接收机相连；所述GPS接收机与时间服务器通过串口设备相连接；所述时间同步客户端通过配置服务器IP地址和时间服务器通信连接；显示屏装置分别与时间服务器、时间同步客户端相连接。
所述时间服务器的个数为一个或一个以上。
由设置时间同步机制的产生原因和目的可知,时钟源的个数越少时间统一性越好,但对于较庞大和复杂的网络,每个需要时间同步的计算机都与同一台时间服务器相连是不现实的,因此在NTP模型中采用分层结构,处于网络顶层的时间服务器是时间同步网络的基准时间参考源，即利用GPS接收机播发的UTC时间作为时间基准，为中间层时间服务器提供时间同步服务，中间层时间服务器获取时间同步后为下一级的时间同步客户端提供时间同步服务。
网络中的计算机可扮演多重角色，例如一个中间层计算机，对于顶层的时间服务器来说是时间同步客户端，对于其下一层计算机来说是时间服务器。
下面结合图2和图3细述本实用新型的工作过程。
参照图2所示，在时间服务器端，GPS接收机通过GPS天线接收GPS报文信息，并通过串口与时间服务器通信，若时间服务器没有串口，也可通过其它的串口转换设备（如USB转串口设备）转换。时间服务器打开串口进行配置，解析获得的GPS报文信息，得出船舶所在的地理位置信息及UTC（国际标准时间）时间信息，并根据UTC时间同步服务器系统时间，确保GPS信号无效时可选择以时间服务器自走时间作为校时源。
时间服务器通过SNTP协议向时间同步客户端提供UTC时间同步、北京时间同步及本地时间同步服务，通过船舶局域网向时间同步客户端发送基于UTC时间的SNTP协议报文和地理位置信息协议报文，时间同步客户端通过网络向时间服务器提供时间同步客户端的实时状态信息，时间服务器接收时间同步客户端发送的客户端实时状态信息，同时根据SNTP协议定时检测时间同步客户端与时间服务器的同步精度，并向时间同步客户端反馈授时精度，显示屏装置定时采集时间服务器和时间同步客户端的设备信息、时间同步信息、以及校时精度信息，并综合显示局域网内与该时间服务器连接的时间同步客户端的连接状态及同步精度。
时间同步客户端通过不同的时间同步配置可选项进行判断和计算，获得时间服务器提供的UTC时间同步服务、北京时间同步服务或本地时间同步服务，从而对自动化系统、船载装置、计算机进行UTC时间同步、北京时间同步或本地时间同步。
参照图3所示，在时间同步客户端，时间同步客户端配置服务器IP地址和校时类型，可以和指定的时间服务器进行通信，根据不同的校时类型进行判断和计算，若为UTC时间同步则直接根据时间服务器传输的SNTP时间信息进行客户端本地校时，若为北京时间同步则须在时间服务器传输的SNTP时间信息基础上结合北京东八时区计算后进行客户端本地校时，若为本地时间同步则须结合时间服务器传输的SNTP时间信息和地理位置信息计算后进行客户端本地校时。时间同步客户端根据时间服务器反馈的授时精度获取校时精度，并向时间服务器周期性发送校时精度信息，显示与时间服务器的同步精度。
以上所述的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.船用局域网时间统一系统，其特征在于：它包括时间服务器、时间同步客户端、显示屏装置、GPS接收机以及与GPS接收机相连的GPS天线，所述GPS天线与所述GPS接收机相连；所述GPS接收机与时间服务器通过串口设备相连接；所述时间同步客户端通过配置服务器IP地址和时间服务器通信连接；显示屏装置分别与时间服务器、时间同步客户端相连接。
2.如权利要求1所述的船用局域网时间统一系统，其特征在于：所述时间服务器的个数为一个或一个以上。
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