环球体育

GPS对时装置系统在气象业务中的应用

2020-04-28 10:15:38 GPS授时系统,GPS对时装置 0

   摘 要:介绍了利用GPS对时装置组建内部局域网的授时服务系统的方法:首先通过微控制器(MC U)将 GPS接收器送出的二进制信息转换成各种不同的格式输出供服务器调用,然后通过基于网络时间协议的服务器/ 客户端时间校对软件,实现内部局域网计算机的自动对时。此外,针对GPS对时装置失锁或出现异常不可用的情况,提出了GPS对时装置系统应对处理方法。

 

随着气象现代化建设的不断推进,各类观测、探 测资料不断增加,各级台站的观测资料都需要实时 上传中国气象局,而且对一些观测密度大、频率高的 资料传输的时效性要求也特别高,能否及时上传至中国气象局,是各级气象台站非常关注的事情。信息传输时,计算机的时钟不能有很大误差,否则观测 资料将不能在规定时间范围内传走,影响传输质量。

 

为了使计算机时钟保持准确,目前大多数地市采用的方式是通过互联网的时间服务器进行对时。 但是由于存在着网络线路延时、时间服务器故障和网络入侵等原因,上述方法获得的时间和正确的时间仍有误差,还会出现时间突然跳变的情况,从而严重影响传输业务。

 

由于GPS对时装置非常准确和稳定,不会出现上述问题,所以本研究拟采用GPS对时装置对时。首先通过软件获得GPS对时装置的时钟来对计算机进行对时,然后通过GPS对时装置对业务用计算机进行对时,确保计算机不因时钟问题而造成传输异常。

1GPS对时装置系统的网络时间协议

网络时间协议⑶(NTP-Network Time Protocol) 由美国德拉瓦大学的David L教授于1985年提出, 是用来使Internet上计算机维持相同时间的一种通 信协议。该协议可以估算出数据包在Internet ±往 返延迟,并可独立地估算计算机时钟偏差,从而实现 网络上高精准度计算机校时。NTP是一个跨越广域 网或局域网的复杂的同步时间协议,它通常可获得 毫秒级的时间精度。时间服务器(Time Server)是利 用NTP的一种服务器,通过它可以使Internet中计 算机维持时间同步。实际应用时,使用NTP协议的 子集简单网络时间协议(Simple NTP: SNTP⑴),即 可保障秒级精度。

1.1 NTP的基本原理⑴

NTP传输模型如图1所示。

11-1.png 

图1 NTP传输模型

 

图1中,4是客户方发送查询请求时间(以客 户方时间系统为参照);匕是服务器收到查询请求 时间(以服务器时间系统为参照);心是服务器回复 时间信息包时间(以服务器时间系统为参照);孔是 客户方收到时间信息包时间(以客户方时间系统为 参照);5,是请求信息在网上传播所消耗的时间;为 是回复信息在网上传播所消耗的时间。

 

1.2 GPS对时装置的NTP的工作模式


NTP有3种工作模式。

主/被动对称模式:一对一的连接,双方均可同 步对方或被对方同步,先发出申请建立连接的一方工作在主动模式下,另一方工作在被动模式下。

客户/服务器模式:与主/被动模式基本相同,唯一区别在于客户方可被服务器同步,但服务器不能 被客户同步。

广播模式:一对多的连接,服务器不论客户工作在何种模式下,主动发出时间信息,客户由此信息调整自己的时间。

2GPS对时装置的授时服务系统

目前气象系统尚未有自己独立的时间服务系统,内部局域网的时间校对一般都是通过Internet 连接到免费提供时间校对的时间服务器上,时常有校对错误发生。由于GPS定位和授时具有准确性和开放性,因此GPS对时装置越来越多地在时间服务器中被采用作为时间基准。


2.1 GPS对时装置的授时服务系统结构


GPS对时装置的授时服务系统结构,利用GPS的时间信 息组建内部局域网的授时服务系统,建立内部时间服务器,通过客户端软件可实现对局域网内的计算机自动进行时间校正。

 

GPS对时装置的授时服务系统还可以通过气象部门内部网络实现对各级台站通信传输业务用机的时间进行自动校正。

结论

GPS对时装置以时间精确度较高的GPS外部时间源作为根时间源,基于NTP协议,采用客户/服务器模式,能够满足气象业务系统对时间精确度和全省统一时间的要求。

 



标签:   GPS授时系统 GPS对时装置