中 国 移 动 通 信 企 业 标 准
QB-X-XXX-XXXX
1pps＋ TOD 时 间 接 口 规 范
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中国移动通信有限公司
意见 稿－ xur o
版 本 号 ： 1.0.0
中 国 移 动 TD 无 线 系 统 高 精 度 时 间同步技术规范
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范围 ........................................................................................................................................................................ 1 引用标准 ................................................................................................................................................................ 1 符号及缩略语 ........................................................................................................................................................ 1 概述 ........................................................................................................................................................................ 1 基于 1PPS+TOD方式的时间同步功能要求 ........................................................................................................... 2 1PPS+TOD接口中TOD的协议规范 .......................................................................................................................... 3 6.1 6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 TOD帧定义...................................................................................................................................................... 3 TOD消息定义.................................................................................................................................................. 4
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时间信息消息 ....................................................................................................................................... 4 时间状态消息 ....................................................................................................................................... 5 数据类型定义 ....................................................................................................................................... 6
中国移动通信企业标准 中国移动高精度时间同步设备 技术规范 中国移动通信集团公司 发布 2011-4-8发布 2011-4-8实施 QB-B-018-2010 版本号 ：1.0.0
目录 前言 ................................................................... II 1. 范围 (1) 2. 规范性引用文件 (1) 3. 符号和缩略语 (1) 4. 高精度时间同步设备定义及构成 (2) 4.1. 定义 (2) 4.2. 构成 (2) 5. 高精度时间同步设备的功能要求 (2) 5.1. 定时输入功能 (2) 5.1.1. 时间同步输入基本要求 (2) 5.1.2. 卫星定位系统接收机 (2) 5.1.3. 地面时间输入 (3) 5.1.4. 频率输入（可选） (3) 5.2. 本地时钟功能 (3) 5.3. 定时输出功能 (3) 5.3.1. 时间输出接口功能 (3) 5.3.2. 频率输出接口功能 (4) 5.4. 监控管理功能 (4) 5.4.1. 时间输入信号的告警监测 (4) 5.4.2. 时间输入信号的性能监测（可选） (4) 5.4.3. 网管功能 (4) 6. 高精度时间同步设备的性能要求 (5) 6.1. 频率同步性能 (5) 6.2. 时间同步性能 (5) 6.2.1. 时间精度要求 (5) 6.2.2. 时间稳定度要求 (5) 6.2.3. 守时精度的要求 (5) 6.2.4. 时间源倒换的性能要求 (6) 7. 可靠性及环境要求 (6) 7.1. 可靠性要求 (6) 7.2. 环境要求 (6) 7.2.1. 电源要求 (6) 7.2.2. 温度要求 (6) 7.2.3. 湿度要求 (6) 8. 编制历史 (7)
浅析智能变电站高精度时钟同步方法杨富栋 发表时间：2018-03-14T10:29:13.807Z 来源：《电力设备》2017年第29期作者：杨富栋[导读] 摘要：近年来，IEC61850的标准得到进一步完善，关于智能变电站的同步时钟精度与稳定性能带来了更高的要求。 (国网烟台供电公司山东烟台 264000) 摘要：近年来，IEC61850的标准得到进一步完善，关于智能变电站的同步时钟精度与稳定性能带来了更高的要求。为符合智能变电站更大的对时精准度需要与适应智能变电站的时钟同步系统本身的特征，本文综合了智能变电站对时钟同步的实际需要与参照的IEC61850相关标准，探讨了智能变电站的卫星时钟同步的几种方法。为进一步研究智能变电站与电网时间统一技术打下了基础。 关键词：智能变电站；IEEE1588； DPSM；随着我国社会经济的发展，人们对智能变电站的建设也得到了进一步地发展。其中高精度的时钟同步方法得到了相关研究人员的关注与重视。应当具备下以的原则：建设统一的同步对时的系统，时钟的同步网一定要符合智能变电站关于时精度的要求，时钟同步系统要有效地应用网络同步技术，支持NTP/SNTP, IEEE1588等同步技术等。本文针对智能变电站精度时钟的同步方法进行较为详细地阐述。 一、关于智能变电站的构成以及特征第一，从智能电网的构成上分析，智能变电站是智能电网的发电、输电、变电、配电、用电和调度等几个环节衔接的重要平台，作为智能电网变换电压、接受以及分配电能、调节电压与控制电力方向的主要电力设施。它既是智能电网安全运行的关键，又是信息流、电力流以及业务流的交汇点，对于建设优化的智能电网有着极大的意义。第二，智能变电站其结构大体划分三个层面：战控层、间隔层与过程层。第三，智能变电站的设计与建设一定要符合我国当前智能电网信息化、数字化等发展要求，以提升变电站的自动化程度。 二、智能变电站的时钟同步方法的重要性与精度要求第一，重要性分析：IEC61850的指标在不断地更新与完善，智能变电站关于同步时钟的精准度与稳定性能也有了更高的要求。建设适宜的智能变电站的精确网络时钟同步系统可以提升变电站设备的时间同步精度、集成程度、运行安全性，减少系统的成本，提升工作效率，且可以保障变电站的安全可靠等相关性能。能明显降低因系统时钟的不同步产生的很大损失，为推动中国智能电网的建设有着重大作用。第二，时钟同步精度要求。智能变电站测量、控制和保护等自动化设备对时间同步精度的要求各不相同，例如同步向量测量、故障定位、IED同步采样要求对时精度为微妙级;而故障录波、时间顺序记录、变电站之间的同步实验要求对时精度为毫秒级。 三、智能变电站时钟同步的几种方法（一）GPS卫星时钟的同步方法当前变电站广泛采样GPS授时系统为站中的网络时钟来源，其可靠性与自主性无法获得保障。所以，本文构建了智能变电站卫星时钟同步统一系统模型这个模型里各个智能变电站作为一个时间的节点，各个节点有其独立的卫星同步的时钟源，担负着本节点中全部电力设备的时间同步，且经过通信网和其它厂站端或上级的调度机构互相监测时间的同步性，若某个时间节点时间的同步时钟失效以后，则借助通信网里的同步时间信息保持同步。智能变电站的卫星同步时钟能够同时接受GPS卫星时钟与北斗卫星时钟为站中的时间基准源；依据卫星时钟无累计的误差与晶振时钟无随机误差的特征，应用GPS卫星时钟、北斗卫星时钟以及晶振时钟比较法进行分析，产生了高精度的同步时钟源。可以提升了智能变电站同步时钟源的精度与可靠性能。（二）SNTP+IEEE1588的网络时钟同步方法依据智能变电站中的站控层、间隔层以及过程层关于时钟同步精度与功能的标准，应用分层同步的方式，在站级总线网络应用SNTP 的协议对时，在过程层的总线网应用IEEE1588协议对时，这一方法应用了北斗/GPS时钟组成的双模授时系统和晶振时钟融合而成的高精度同步时钟为站中时间同步网络的时钟源。卫星时钟和世界标准时间保持高度的同步，为变电站带来稳定且精确的时间指标。站中时钟同步网应用对独立总线的网络结构设计方案，两层子网分别进行时间同步。因站级总线网络对时精度要求不高，因此在站级网络里能够接入专门的SNTP服务器来同步站级网络上的各种设备。过程层要求同步精度达到亚微秒级，所以采用IEEE 15 8 8协议来实现过程总线的网络同步，在过程总线网络中接入专门的IEEE 15 8 8主时钟(Master Clock)和支持边界时钟(Boundary Clock)的交换机。边界时钟先与主时钟进行时间同步，然后自己扮演主时钟去同步过程层的设备。为提升时钟同步网络的可靠性，又给出了SNTP+IEEE 1588变电站时钟同步网络的冗余方法构成图。系统接入两套北斗/GPS和晶振时钟融合授时系统。另外，配置两套SNTP服务器和IEEE1588主时钟互为备用，时钟同步网络采用双总线冗余方式。备用时钟同步网络在线监测工作时钟同步网络，当工作网络出现故障时，自动进行冗余切换。（三）IEEE 1588网络时钟同步方法应用单一的IEEE 1588网络时钟协议为全站网络时钟的同步方式。由北斗/GPS时钟构成的双模授时系统和晶振时钟融合生为高精度同步时钟为IEEE1588时钟同步网的时钟源。这一时钟源为系统的跟时钟节点安装于服务器里。卫星时钟与世界标准时间保持高度地同步，为变电站带来稳定且精确的时间标准。站中的时钟同步网应用全站总线的网络构成同步方法，全站接入很多边界时钟同步于IEEE1588主时钟，与此同时又对从时钟独立来授时，进而达到整个智能变电站的时间同步。在时钟源的工作异常或者站中某个节点时钟失步时，其各个节点能够实现互备授时，就是旁路节点能够作为主时钟向时钟失步节点发送全新的同步信号源。另外，为提升智能电网的时间同步的精度度，站外应用了电力通信SDH恺装电缆达到和调度中心以及相近变电站间的时间同步。经过在站间网络时钟同步线路中安设的透明时钟，一定程度上降低了因长距离的传输带来的网络延迟。提升了广域同步网的授时精准度，进而达到了整个智能电网的时间同步。结束语： IEEE1588的时钟同步方法应用的是全站唯一的总线网构成，这种方法与IEC61850的标准时间同步模型是一致的。IEEE1588应用最佳主时钟的算法，自动对最佳时钟的节点作出选择，达到每个节点之间的互备授时。这种方法既提升了智能变电站的时钟同步网的准确率与安全性能，又符合了广域网的时钟同步精度的相关标准。然而它的协议正在研究与健全过程中，其技术以及经济方面尚未成熟，故这种方法的成本很高。因此，现阶段智能变电站能够将SNTP+IEEE1588时钟同步当作一种过渡的方法。在其时钟的同步协议得到不断地进步之下，IEEE1588时钟同步方法一定会成为智能变电站时钟同步系统的主体方法。参考文献：
IEEE1588精密网络同步协议（PTP）-v2.0协议浅析 (2010-06-27 19:27:51) https://www.doczj.com/doc/af19036427.html,/s/blog_4b0cdab70100k4fv.html 1 引言 以太网技术由于其开放性好、价格低廉和使用方便等特点，已经广泛应用于电信级别的 网络中，以太网的数据传输速度也从早期的10M提高到100M，GE，10GE。40GE，100GE 正式产品也于2009年推出。 以太网技术是“即插即用”的，也就是将以太网终端接到IP网络上就可以随时使用其提 供的业务。但是，只有“同步的”的IP网络才是一个真正的电信级网络，才能够为IP网络传 送各种实时业务与数据业务的多重播放业务提供保障。目前，电信级网络对时间同步要求十 分严格，对于一个全国范围的IP网络来说，骨干网络时延一般要求控制在50ms之内，现 行的互联网网络时间协议NTP（Network Time Protocol），简单网络时间协议SNTP（Simple Network Time Protocol）等不能达到所要求的同步精度或收敛速度。基于以太网的时分复用 通道仿真技术（TDM over Ethernet）作为一种过渡技术，具有一定的以太网时钟同步概念， 可以部分解决现有终端设备用于以太网的无缝连接问题。IEEE 1588标准则特别适合于以太 网，可以在一个地域分散的IP网络中实现微秒级高精度的时钟同步。本文重点介绍IEEE 1588技术及其测试实现。 2 IEEE 1588PTP介绍 IEEE 1588PTP协议借鉴了NTP技术，具有容易配置、快速收敛以及对网络带宽和资源 消耗少等特点。IEEE1588标准的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准 （IEEE 1588 Precision Clock Synchronization Protocol）”，简称PTP（Precision Timing Protocol），它的主要原理是通过一个同步信号周期性的对网络中所有节点的时钟进行校正 同步，可以使基于以太网的分布式系统达到精确同步，IEEE 1588PTP时钟同步技术也可以 应用于任何组播网络中。 IEEE 1588将整个网络内的时钟分为两种，即普通时钟（Ordinary Clock，OC）和边界 时钟（Boundary Clock，BC），只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟，有一个以上PTP
卫星共视法高精度时间频率比对与传递系统
目录 1．概述 (3) 2．卫星共视时间比对与传递系统组成及工作原理 (4) 2.1 卫星共视时间比对与传递工作原理 (4) 2.2 时间比对和传递系统设备配置及连接 (7) 3．经费预算................................................. 错误！未定义书签。
1．概述 时间是物理学的基本参量之一。随着科学技术的发展，高精度的时间和频率在国民经济发展中的地位日趋重要，诸如通信、电力、交通、高速数字网同步等高新技术领域有着广泛的应用，特别是我国国防建设和空间技术领域，如空间目标探测与拦截（类似于美国爱国者导弹防御系统）、我国第二代战略武器试验、载人航天工程和拟建中的二代卫星导航系统对时间和频率的精度提出了更高的要求。 二十世纪末，随着空间技术的发展，GPS和北斗卫星导航系统相继问世，授时具有了全方位性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性，并提供了高精度的授时覆盖和服务。“时间统一系统”为精密时间产生、传递、恢复和保持、科学研究、科学实验和工程技术及一切动力学系统和时序过程的测量和定量研究提供了必不可少的时间基准和依据。 就高精度时间传递与比对系统而言，可以应用于工程项目的主要包括以下几种： 1．RNSS卫星共视时间比对与传递； 2．RNSS卫星载波相位时间同步； 3．卫星双向时间比对与传递； 4．搬运钟时间比对与传递。 在以上几种方法中，卫星共视时间比对与传递是一种较为优秀的高精度时间比对与传递系统。
2．卫星共视时间比对与传递系统组成及工作原理 2.1 卫星共视时间比对与传递工作原理 所谓“共视”(Common View)就是位于两个不同位置的观测者，在同一时刻对同一颗卫星进行观测，其原理如下图所示。 图1 GPS 共视法高精度时间同步原理图 图1给出了一个单收系统示意图，在每个比对点，本地钟均按自己的速率运行。根据比对需求，利用卫星所发射的1PPS 秒信号、或其它固定速率发射的时钟脉冲信号。 在每个测站，利用本地钟的1PPS 信号打开时间间隔计数器闸门，再用从共视接收机所输出的1PPS 秒信号关闭时间间隔计数器的闸门。这样，我们可以得到以下的时间关系（图2）： 在钟1处： 接收时间 1τ+=卫接收T t 计数器读数 1d T =)(11τ+-卫T T (1) GPS 卫星
高精度GPS同步时钟设计 王伟 武汉理工大学信息学院，武汉（430070） E-mail: zgkjww@https://www.doczj.com/doc/af19036427.html, 摘要：本文提出了一种基于专用的RTC(Real-Time Clock实时时钟)芯片的高精度守时电路的设计方案，并且把其应用到GPS自主导航用户机上。守时电路采用GPS导航电文校时与实时守时模块相结合，采用模块化、同步化设计；在实际应用中，导航电文中精确的时间信息可以对守时模块的时间进行设定和修改。结合高精度的石英晶体振荡器，该守时模块达到了设计的预期目标，合乎GPS用户机高精度守时的需要。 关键词：GPS；RTC；高精度守时电路 中图分类号：TN911 1 引言 近年随着卫星技术的发展，全球定位系统（Global Positioning System-GPS）也越来越广泛的渗透进了大众的生活，手持以及车载GPS的普及化发展让这个几年前还比较神秘的产品与人们的生活息息相关起来，GPS是具有高精度、全天候、多功能、并且拥有全球覆盖能力的导航系统，该系统不但在导航定位以及测量方面有着广泛的应用，在精确授时方面也是目前全世界都广泛采用的重要方式[1]。在电力系统，电视广播播出系统中，为取得通信网络的同步，GPS授时系统也得到了大量的应用。 本文提出了一种基于低功耗CPLD的高精度守时电路设计方案，整个守时模块采用模块化设计，各实时分频计时子模块采用可综合的VerilogHDL语言编写，对各子模块进行功能和时序仿真，在实际应用中，用户机接收的导航电文中精确的时间信息可以随时被用于调整和设定守时模块的时间[2]，配合高精度的石英晶体振荡器，该守时模块达到了预期的设计目标。 2 相关技术概述 2.1 GPS本地守时电路解决方案概述 为了能够输出高精度和高稳定性的时钟，目前国内外产品普遍采用的方法是：用GPS 时钟信息来同步（校正）本地钟（原子钟、晶振时钟）：正常运行时，由卫星接收机通过捕获GPS信号、定位解算来获得GPS 系统的时钟信息，并用于校正本地钟，使本地钟保持与GPS系统时间的同步；当GPS信号不稳定时，由本地钟负责维持时钟信号的输出，直到GPS 信号重新稳定并再次获得GPS的时钟信息后，回到正常运行状态[3]。 2.2 守时系统指标参数选择 综合考虑系统时钟信号的频率稳定度和功耗等方面的因素，我们采用高稳定，低功耗10Mhz晶振作为本地守时频标。这样测试终端可以达到在2个月不开机情况下，时间漂移小于1s的要求，另外用户终端具有靠电池维持工作的低功耗守时单元。通过对10Mhz信号分频计数，产生时间信息[4]。本地钟由导航电文得到，也可以通过外部时间码和1PPS信号对本地时间初始化。 在目前的时间基准振荡器中，石英晶体振荡器具有高稳定度和低功耗的特点。按指标要可估算出守时频标的频率准确度应优于2×10-7,考虑使用环境和功耗要求，采用了高精度，
Precision Time Protocol （PTP） 一、什么是PTP PTP 是一种高精度时间同步协议,可以到达亚微秒级精度,有资料说可达到30纳秒左右的偏差精度,但需要网络的节点（交换机）支持PTP协议，才能实现纳秒量级的同步。 一般在实际使用中，现有的NTP可以达到5ms以内的精度，对一般的应用都是满足的；非超高精度设备，不建议使用PTP设备。 与NTP主要区别:PTP是在硬件级实现的,NTP是在应用层级别实现的. PTP 是主从同步系统，一般采用硬件时间戳，并配合一些对NTP更高精度的延时测量算法。 PTP 最常用的是直接在 MAC 层进行 PTP 协议包分析 , 这样可以不经过UDP 协议栈 , 减少PTP 在协议栈中驻留时间 , 提高同步的精确度。 PTP 也可以承载在 UDP 上时 , 软件可以采用 SOCKET 进行收发 UDP包 , 事件消息的 UDP 端口号319 , 普通消息的组播端口号为 320 ，但其精度就大大降低。 在物理硬件要求主从端都是PTP设备，且网络不能太大，其中间经过的交换机设备也必须支持PTP协议，并且主从时间网络链路唯一，不存在交替的PTP通道。 PTPv2 采用相对时间同步机制。一个参与者被选作主时间钟，其将发送同步信息到从站。主站将发送同步报文到网络。所有的从站计算时间延迟。 Fig. 39.1 PTP Synchronization Protocol The PTP synchronization in the sample application works as follows:
Master sends Sync message - the slave saves it as T2. Master sends Follow Up message and sends time of T1. Slave sends Delay Request frame to PTP Master and stores T3. Master sends Delay Response T4 time which is time of received T3. The adjustment for slave can be represented as: adj = -[(T2-T1)-(T4 - T3)]/2 从钟根据 t1 、 t2 、 t3 、 t4 计算时间偏移 (offset) 以及传输延时 ( delay) ,即 t2 -t1 = offset + delay t4 - t3 = delay - offset 计算出 delay = ( t4 - t3 + t2 - t1) / 2 offset = ( t2 - t1 - t4 + t3) / 2 从钟根据 offset 从钟可以调整自己的时钟。 二、PTP的一些名词 PTP域中的节点称为时钟节点，PTP协议定义了以下三种类型的基本时钟节点： OC（Ordinary Clock，普通时钟）：只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟。 BC（Boundary Clock，边界时钟）：有一个以上PTP通信端口的时钟。 TC（Transparentclock，透明时钟）：与BC/OC相比，BC/OC需要与其它时钟节点保持时间同步，而TC则不与其它时钟节点保持时间同步。TC有多个PTP端口，但它只在这些端口间转发PTP协议报文并对其进行转发延时校正，而不会通过任何一个端口同步时间。TC包括以下两种类型： E2ETC（End-to-End TransparentClock，端到端透明时钟）：直接转发网络中非P2P（Peer-to-Peer，点到点）类型的协议报文，并参与计算整条链路的延时。 P2PTC（Peer-to-PeerTransparent Clock，点到点透明时钟）：只直接转发Sync报文、Follow_Up报文和Announce报文，而终结其它PTP协议报文，并参与计算整条链路上每一段链路的延时。 一般链式的P2P网络选择E2E-TC，而从钟节点较多的网络考虑P2P-TC。因在 P2P 延时测量机制中，延时报文交互是在每条链路的两个端口间进行的，主钟只与直接相连的网络交换设备有延时报文交互，因此在 P2P TC 的延时测量机制中，没有对从钟数量的限制。 主时钟：一个PTP通信子网中只能有一个主时钟。 PTP端口有九种状态主站，从站，待机，未校正，监听，禁止，初始化，故障 三、PTP报文 PTP协议定义了4种多点传送的报文类型和管理报文，包括同步报文（Sync），跟随报文 （Follow_up），延迟请求报文（Delay_Req），延迟应答报文（Delay_Resp）和管理报文。 报文有一般报文和事件报文两种类型。跟随报文和延迟应答报文属于一般报文，一般报文本身不进行时戳处理，它可以携带事件报文的准确发送或接收时刻值信息。同步报文和延迟请求报文属于事件报文，事件报文是时间敏感消息，需要加盖精确的时间戳。
IEEE1588和高精度时间同步的方法[作者：阮於东] IEEE1588和高精度时间同步的方法 摘要 本文介绍网络时间同步和最佳时钟算法的概念，介绍用于分散测量和控制的精确时间同步协议IEEE1588的原理。 关键词：时间同步：时间标记：最佳时钟算法： IEEE1588 and Precise Time Synchronization Method Ruan Yu-dong SEARI Abstract：The paper introduce the time synchronization and the best master algorithm concept ,descripts the precise time synchronization principle of IEEE1588 protocol for networked measurement and control system 0引言 控制系统中的时间同步问题早就出现，而随着系统范围的扩大和分散控制的发展，通过网络联系的分散控制节点之间的时间同步变得越来越重要。系统中时间的使用通常有两种不同的应用类型：时间标记性应用和基于频率的应用。如配电应用可代表时间标记应用，在这种系统中绝对时间很重要，因为特定事件的定时不仅需要与本系统内的其他事件的时间作比较，而且由于电力系统的连贯性，经常可能需要与外部相关系统的事件的时间作比较。哪一个事件先发生？是电网A先跳闸，还是电网B先跳闸？这些事件相隔多少时间？在实际应用中这些事件可能发生在不同的地理区域。由于这个原因需要绝对时间值的概念，并且这个时间基准需要校正为世界各地使用的常用时间。由于特定的事件和报警是被打上时间标记的，只要这些时间标记具有相同的基准，就可以在事后进行这些事件的时间顺序的分析。 另一方面，在控制系统中存在大量基于频率的应用，如通过网络连接的多个分布驱动的协调控制，它们需要精确同时执行，因为它们不能过度拉伸或损坏驱动机架之间的织物。在这些应用中当这些驱动器是同步工作时过程最佳。如果每个驱动器精确地在同时采样反馈和执行控制算法，同时执行控制命令，那么作用力的施加是协调的。在这种应用中绝对时间不是很重要，但是控制周期的同步非常重要。 解决这些问题的关键是时间同步，时间同步的目的就是要将时间基准准确地传递到各控制点，传递并不困难，难于达到的是传递的精度。在2002年出现的IEEE1588标准（网络化测量和控制系统的精确时钟同步协议，通常称为Precision Time Protocol[PTP]）在这方面取得了重大进展。使用这个方法并不需要很多资源就可以达到100纳秒级的同步精度。 IEEE1588标准出现后得到业界高度重视，在2002年，2004年举办专业会议，2006年将举办第三次专业会议。工业控制的领先厂商Rockwell，Siemens等立即投入产品开发，IEC已将它转化为IEC61588－2004标准，这个标准已为Ethernet/IP，Profinet，PowerLink，EtherCat 等基于以太网的总线采用，成为当前普遍采用的方法。
计算机时间同步误差的高精度测试方法 0 引言随着计算机技术和应用的迅速发展,计算机网络已经深入到各个领域并发挥着及其重要作用,而网络中计算机的时间同步精度直接影响着各个网络系统的安全工作,特别是对于金融、通信、交通和军事等重要领域,计算机的时间同步问题就更显其重要性,对计算机时间同步精度测试是计算机时间同步的重要保障。然而,到目前为止,还没有一个很好的解决方案,来实现对计算机时间同步误差的测试,通常测试方法是利用软件来获取2台计算机之间的时间差来完成,这种方法不仅精度低、不直观,而且无法对通过物理信号(如B码)实现计算机同步的情况来测试。通过研究和大量实验,探索出一种使用物理方法来进行计算机时间同步精度的测试方法,方法简单,测试数据可在时间间隔计数器上直接读取,测试结果一目了然,测试精度高,稳定可靠,适宜广泛推广使用。 1 解决方案1.1 测试方法在典型时间频率系统中,经常利用外部高精度时间频率信号来同步系统内部的计算机网络,如图1所示,5MHz频率信号经过分频钟产生B码及1pps信号,时间服务器通过B码终端来校准本机时间,并通过时间同步协议(如最常用的NTP协议)使网内的其他计算机与自身同步,从而实现整个网络内计算机的时间同步。如果计算机能够直接产生与自身时间同步的秒脉冲信号,则可以如图1所示,直接通过时间间隔计数器,测量时间源、时间服务器及各计算机之间的时间偏差,从而完成时间同步误差的测量。因此,该测试方法的关键技术即是控制计算机产生与自身时间同步的秒脉冲信号。1·2测试原理利用计算机产生秒脉冲信号,可以尝试利用硬件电路,通过对计算机时间中断信号的访问,实现秒脉冲信号的输出,但事实上这种方法实现难度很大,制作成本也较高,不适宜推广使用。因此,通过大量的试验与研究,探索出通过软件来实现对计算机时钟频率的精确读取,并利用RS-232口的管脚来输出秒脉冲信号。2 测试效果验证2·1测试环境测试时,原子钟5 MHz信号经分频钟产生B码信号和秒信号,时间同步软件实时接收B码信号对计算机时间进行校准,秒脉冲产生软件运行在同一台计算机上,实时输出同步秒脉冲,2路秒信号送时间间隔计数器进行时差测。天线控制器在CPU控制下,完成天线的4向转动、定位、扇扫、跟踪、位置显示、运算等一系列功能,其软件存储在F020内置的存储器中。为保证软件的可靠运行,必须设计看门狗,以保证软件不会在运行过程中出现死机现象。整个软件采用C语言编程,在CYGNAL的集成开发环境中完成全速非侵入式在线系统调试。最后将软件加密储存在64 KB的FLASH存储器中。跟踪程序示意图如图3所示。3 结束语本天线控制器有以下特点:由于采用CYNAL公司的系统级CPU芯片C8052F020,使该设计具有高集成度高可靠性的特点;外围部件集成在一个芯片内,节约了成本;电机驱动采用双向互锁模式,同时电机启停装置采用无火花控制,增加了高功率器件的使用寿命。另外,由于整个捕星过程采用CPU自动控制,提高了捕星速度及跟踪精度,同时也提高了开通地球站的效率,具有很强的实用价值。参考文献[1]王秉钧,王少勇,田宝玉.现代卫星通讯技术[M].北京:电子工业出版社,2004.[2]潘琢金,施国君.高速SOC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
王向军，张亚元，张龙祥．基于GPS 和高精度实时时钟的时间同步方法[J ]．纳米技术与精密工程，２０１６，１４（１）：６６-７０． Wang Xiangjun ，Zhang Yayuan ，Zhang Longxiang ．Time synchronization based on GPS and high -accuracy real -time clock [J ]．ＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６，１４（１）：６６-７０（in Chinese ）． 基于ＧＰＳ和高精度实时时钟的时间同步方法 王向军１，２，张亚元１，２，张龙祥１，２ （１．精密测试技术及仪器国家重点实验室（天津大学），天津３０００７２； ２．天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室，天津３０００７２） 摘 要：时间同步在航天测控、卫星遥感、军事靶场、视觉测量、电力运输等领域有重要意义．针对计算机时间系统 分辨率低的问题，提出使用全球定位系统（GPS ）接收机的整秒脉冲信号和串口时间信息，作为高精度的时间源，具 有高频率稳定性的时间模块与该时间源同步；计算机通过RS ２３２串口从时间模块获取时间信息，利用模拟精密时 间协议时间同步方法的过程，测量串口通信过程中的延时并补偿，完成计算机高精度时间同步．通过整秒脉冲比对 的方法测试时间同步的精度．实验表明，时间同步方法的同步精度优于５００μs ． 关键词：时间同步；GPS ；实时时钟；精密时间协议；串口通信延时 中图分类号：TH ７１４；TN ９８ 文献标志码：A 文章编号：１６７２-６０３０（２０１６）０１-００６６-０５ 收稿日期：２０１５-０８-０７． 作者简介：王向军（１９５５— ），男，博士，教授． 通讯作者：王向军，xdocuxjw @vip ．１６３．com ．ＴｉｍｅＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＧＰＳａｎｄＨｉｇｈ-ＡｃｃｕｒａｃｙＲｅａｌ-ＴｉｍｅＣｌｏｃｋ Wang Xiangjun １，２，Zhang Yayuan １，２，Zhang Longxiang １，２ （１．State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments （Tianjin University ），Tianjin ３０００７２，China ； ２．Key Laboratory of MOEMS of Ministry of Education ，Tianjin University ，Tianjin ３０００７２，China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Time synchronization plays a significant role in aerospace measurement and control ，satellite remote -sensing ，military range ，vision measuring ，electric power transmission and many other areas ．Ai -ming at the problem of low resolution of computer timing system ，this paper proposes a method of comput -er time synchronization ．It utilizes the pulses per second and time messages from a GPS receiver as the high -resolution time source ．The high -accuracy time module acquires time messages from time source and transforms them to the computer through RS ２３２serial port ．Time delay can be computed by imitating the process of precision time protocol synchronization ．The computer completes time synchronization by com -pensating time delay to the precision time ．The method of integral second pulse comparison can be used to test the synchronization precision ．Results show that precision can be better than ５００μs ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：time synchronization ；GPS ；real -time clock ；precision time protocol ；time delay in serial port communication 使不同设备或系统的时间轴在同一时刻读数相一 致的过程，被称为时间同步．时间同步广泛应用于航天 测控、卫星遥感、军事靶场、视觉测量、电力运输等领 域，具有重要意义[１-２]．目前时间同步的主要方法有全 球定位系统（global positioning system ，GPS ）授时技术、同步以太网技术、精密时间协议（precision time proto -col ，PTP ）等，能够达到亚微秒级别的同步精度；一般高精度的时间同步方式都要求相应的高成本硬件支
第30卷 第2期2008年4月三峡大学学报(自然科学版) J of C hina T hree Gorg es Univ.(Natural S cien ces)Vol.30N o.2Apr.2008 收稿日期:2007 09 04 通讯作者:贺 鹏(1965-),男,教授,硕士生导师,主要研究方向为计算机网络和分布式计算机系统. 网络时间同步算法中时钟精度优化设计与实现 赵 斌1 贺 鹏1,2 (1.三峡大学电气信息学院,湖北宜昌 443002;2.三峡大学信息技术中心,湖北宜昌 443002)摘要:针对基于NTP 时间同步算法中,客户端时钟提供的时钟精度难以满足算法的精度要求,根据API 函数描述了一个时间同步算法中高精度时间源的设计和实现过程.实验表明,在网络时间同步算法中采用这种高精度时间源的方法来完成本地时间调整过程,NT P 时间同步算法的精度可以提高到微秒级. 关键词:NTP; 同步算法; 时钟精度 中图分类号:TP393.2:T P301.6 文献标识码:A 文章编号:1672 948X(2008)02 0073 04 Design and Implementation of Clock Precision Synchronization Zhao Bin 1 He Peng 1,2 (1.Co llege of Electrical Engineering &Information Science,China T hree Gorg es Univ.,Yichang 443002,China; https://www.doczj.com/doc/af19036427.html,r mation Technolog y Center,China T hr ee Gorg es U niv.,Yichang 443002,China) Abstract In order to satisfy time coherence betw een serv er clock and client clock of the NT P time synchroni zation algo rithm,high pr ecision tim e source is developed w ith A PI function.Simulatio n r esults show that the method im prov es the precision o f tim e synchro nization algo rithm.Keywords NT P; synchronization alg orithm; clock accur acy 随着计算机网络的普及,基于NT P 的时间同步技术在各个领域都有着广泛的应用,这些应用很多都 集中在各种网络中各个节点之间的时间同步.如果计算机时钟需要精确的时间同步,计算机时钟就必须要能提供一个标准精确的时钟精度.但是一般的客户端PC 机的时钟所提供的时钟精度受到主机的操作系统的限制,在可靠性和精确度上都是有限的.因此,客户端时钟提供的校正时间往往就成了限制时间同步精度的瓶颈.针对这种情况,利用API 函数对本地时钟精度提出了优化方案,并详细描述了方案的实现. 1 网络时间协议NTP [1] 网络时间协议NT P 是用于互联网中时间同步的标准协议,适用于LAN(局域网)和WAN(广域网)中 计算机的时钟同步.NTP 的用途是把计算机的时间 同步到某些时间标准(目前采用的时间标准是世界协调时UT C).目前,在通常的环境下,NTP 提供的时间精确度在WAN 上为数几十m s,在LAN 上则为几ms [2].NT P 的基本结构如图1所示 . 图1 NT P 结构图 当NT P 获得时间同步信息后,时间滤波器从时间样本中选取最佳的样本,和本地时间进行比较.选择和聚类算法的功能是对往返延迟、离差和偏移等参数进行分析,在有效参考源选取若干名列前茅者.合成算法对名列前茅者的信号进行综合,获取比任何单
《电子技术基础》第06章在线测试剩余时间：59:54 答题须知：1、本卷满分20分。2、答完题后，请一定要单击下面的“交卷”按钮交卷，否则无法记录本试卷的成绩。3、在交卷之前，不要刷新本网页，否则你的答题结果将会被清空。 第一题、单项选择题（每题1分，5道题共5分） 1、对于D触发器，欲使Qn+1＝Qn，应使输入D＝ A、0B、1 C、Q D、Q的反 2、同步计数器和异步计数器比较，同步计数器的显著优点是 A、工作速度高 B、触发器利用率高 C、电路简单 D、不受时钟CP控制 3、N个触发器可以构成最大计数长度（进制数）为的计数器 A、N B、2N C、N的平方 D、2的N次方 4、某电视机水平-垂直扫描发生器需要一个分频器将31500HZ的脉冲转换为60HZ的脉冲，欲构成此分频器至少需要个触发器 A、10 B、60 C、525 D、31500 5、某移位寄存器的时钟脉冲频率为100KHZ，欲将存放在该寄存器中的数左移8位，完成该操作需要时间 A、10μS B、80μS C、100μS D、800MS 第二题、多项选择题（每题2分，5道题共10分） 1、下列逻辑电路中为时序逻辑电路的是 A、变量译码器 B、加法器 C、数码寄存器 D、数据选择器 E、SRAM 2、对于T触发器，若原态Qn＝1，欲使新态Qn+1＝1，应使输入T＝
A、0 B、1 C、Q D、Q的反 3、欲使JK触发器按Qn+1＝Qn工作，可使JK触发器的输入端 A、J=K=0 B、J＝Q,K＝Q的反 C、J＝的反,K＝Q D、J＝Q,K＝0 E、J＝0,K＝Q的反 4、欲使JK触发器按Qn+1＝1工作，可使JK触发器的输入端 A、J=K=1 B、J＝1,K＝0 C、J＝K＝Q的反 D、J=K=0 E、J＝Q的反,K＝0 5、描述触发器的逻辑功能的方法有 A、状态转换真值表 B、特性方程 C、状态转换图 D、状态转换卡诺图 第三题、判断题（每题1分，5道题共5分） 1、RS触发器的约束条件RS＝0表示不允许出现R＝S＝1的输入 正确错误