0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

京準(zhǔn)電鐘:基于GPS與北斗高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間同步方法

NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器 ? 來源:NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器 ? 作者:NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器 ? 2024-06-18 14:35 ? 次閱讀

京準(zhǔn)電鐘:基于GPS與北斗高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間同步方法

京準(zhǔn)電鐘:基于GPS與北斗高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間同步方法

使不同設(shè)備或系統(tǒng)的時(shí)問軸在同一時(shí)刻讀數(shù)相一致的過程,被稱為時(shí)間同步.時(shí)間同步廣泛應(yīng)用于航天測控、衛(wèi)星遙感、軍事靶場、視覺測量、電力運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域,具有重要意義 .

目前時(shí)間同步的主要方法有全球定位系統(tǒng)(GPS+BDS)授時(shí)技術(shù)、同步以太網(wǎng)技術(shù)、精密時(shí)間協(xié)議(precision time protocol,PrrP)等,能夠達(dá)到亞微秒級別的同步精度;一般高精度的時(shí)間同步方式都要求相應(yīng)的高成本硬件支持。

.計(jì)算機(jī)時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間刷新率為64 Hz,因此其時(shí)間的分辨率僅有15.625 ms.任曉乾等提出了基于PCI總線的Windows校時(shí)、定時(shí)方法和方案設(shè)計(jì),利用時(shí)間源輸入模塊、CPLD功能模塊、PCI數(shù)據(jù)模塊的組合,能夠達(dá)到毫秒量級的精度.宋崇汶等利用GPS對計(jì)算機(jī)的授時(shí),直接通過串口使GPS和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、信號通信,授時(shí)精度優(yōu)于1 ms.本文提出一種設(shè)備簡單的計(jì)算機(jī)時(shí)間同步方法:

以GPS+BDS接收機(jī)的整秒脈沖信號和時(shí)間信息為高精度時(shí)間源,利用微控制器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間模塊保持高精度時(shí)間,計(jì)算機(jī)通過串口從時(shí)間模塊獲取高精度時(shí)間,并通過算法補(bǔ)償信號傳遞延時(shí),達(dá)到高精度的時(shí)間同步.

1 實(shí)現(xiàn)原理及方法
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
GPS+BDS工作的時(shí)間基準(zhǔn)是衛(wèi)星時(shí)間,衛(wèi)星時(shí)間的整秒時(shí)刻與世界時(shí)間基準(zhǔn)一世界協(xié)調(diào)時(shí)間(coordinateduniversal time,UTC)的差異僅為納秒級別 J.接收機(jī)在衛(wèi)星條件足夠的條件下,即能夠搜索到至少4顆衛(wèi)星時(shí),與時(shí)間同步精度為納秒級別 .鑒于接收機(jī)時(shí)間的高精度,本文以接收機(jī)時(shí)間為時(shí)間基準(zhǔn).本文時(shí)間同步系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘(real—time clock,RTC)和微控制器單元(micro controller unit,MCU)構(gòu)成的時(shí)間模塊,從接收機(jī)獲取秒脈沖(pulse per second,PPS)信號,通過UART串口協(xié)議接收時(shí)間信息,完成與時(shí)間的同步.計(jì)算機(jī)通過RS232串口從時(shí)間模塊獲得時(shí)間并補(bǔ)償,完成計(jì)算機(jī)的時(shí)間同步.秒脈沖信號是一個(gè)脈寬為1 ms的負(fù)脈沖,在脈沖的前沿時(shí)刻,即其時(shí)間的整秒時(shí)刻,接收機(jī)通過串口向外發(fā)送這一時(shí)刻的整秒信息.

1.2 時(shí)間模塊的構(gòu)成
時(shí)間模塊主要由高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘和高速M(fèi)CU構(gòu)成.實(shí)時(shí)時(shí)鐘選用的DS3234是Maxim公司出品的超高精度溫度補(bǔ)償實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,在0—40℃條件下,保持精度高達(dá)±2×10~,在1 h內(nèi)時(shí)間的漂移量為±7.2 ms;此外,實(shí)時(shí)時(shí)鐘的電池備份供電設(shè)計(jì),可以保證系統(tǒng)斷電情況下可以維持高精度的時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行;因此,實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有極高的守時(shí)精度 J.高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)在于,在惡劣的條件下(山區(qū)、城市高樓
之間等),衛(wèi)星接收機(jī)難以接收到足夠數(shù)量的衛(wèi)星信號,此時(shí),時(shí)間模塊可以長時(shí)間保持最后一次與時(shí)間同步的精度,完成對計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備的授時(shí).RTC也能夠通過編程產(chǎn)生自身的整秒脈沖,并依據(jù)衛(wèi)星秒脈沖校準(zhǔn),作為計(jì)算機(jī)時(shí)間同步的時(shí)間源.RTC的秒脈沖前沿作為時(shí)間模塊時(shí)間的整秒時(shí)刻,對于兩個(gè)秒脈沖前沿之間的1整秒,采用MCU定時(shí)器精確延時(shí),進(jìn)行細(xì)分.細(xì)分的分辨率可以達(dá)到10 s.
MCU的作用還包括完成RTC與計(jì)算機(jī)之間的通信和部分?jǐn)?shù)據(jù)處理.

1.3 串口通信延時(shí)的測量
MCU單元通過串口向計(jì)算機(jī)發(fā)送時(shí)間信息,此過程會(huì)產(chǎn)生一定的時(shí)間延遲,這將嚴(yán)重影響時(shí)間同步的精度.本文提出一種模擬精密時(shí)間協(xié)議時(shí)間同步的方法來測量時(shí)間延遲,并補(bǔ)償.根據(jù)精密時(shí)間協(xié)議,要測量路徑中傳遞的時(shí)間延時(shí),必須滿足3個(gè)前提條件:時(shí)間差的恒定性、傳遞時(shí)間的對稱性以及時(shí)間戳的準(zhǔn)確性¨ “ .本文中,時(shí)間模塊和計(jì)算機(jī),在同步過程的毫秒數(shù)量級的時(shí)間內(nèi),時(shí)間軸的差異變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1 s,滿足時(shí)間差恒定的條件.串口通信,同步雙方發(fā)送和接收都使用相同的波特率,傳遞相同數(shù)據(jù)量的信息,所消耗的傳遞時(shí)間也是相等的,滿足傳遞時(shí)間的對稱性.在時(shí)間模塊端,時(shí)間戳由高速M(fèi)CU中斷和定時(shí)器實(shí)現(xiàn),準(zhǔn)確度小于10個(gè)時(shí)鐘周期,小于1 s;在計(jì)算機(jī)端,通過
性能計(jì)數(shù)器和頻率函數(shù)QueryPerformanceCounter()和QueryPerformanceFrequency(),可以標(biāo)記和設(shè)定精度優(yōu)于1 s的時(shí)間點(diǎn)和時(shí)間延時(shí)_l ;因此,時(shí)間基準(zhǔn)端和計(jì)算機(jī)端的時(shí)間戳精度都優(yōu)于1 Ixs,在誤差范圍內(nèi),滿足時(shí)間戳的準(zhǔn)確性.因此本文中模擬精密時(shí)間協(xié)議時(shí)間同步方法的過程,滿足上述3個(gè)前提條件,可以測量串口通信路徑中的時(shí)間延時(shí).

wKgaomZxKneAYN0VAAKFj-XBYm8889.png

審核編輯 黃宇

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報(bào)投訴
  • gps
    gps
    +關(guān)注

    關(guān)注

    22

    文章

    2959

    瀏覽量

    168454
  • 時(shí)間同步
    +關(guān)注

    關(guān)注

    1

    文章

    155

    瀏覽量

    10234
  • 北斗
    +關(guān)注

    關(guān)注

    3

    文章

    666

    瀏覽量

    36623
收藏 0人收藏

    評論

    相關(guān)推薦
    熱點(diǎn)推薦

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星對時(shí)服務(wù)器應(yīng)用教育行業(yè)

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星對時(shí)服務(wù)器應(yīng)用教育行業(yè)
    的頭像 發(fā)表于 03-11 16:17 ?304次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b>衛(wèi)星對時(shí)服務(wù)器應(yīng)用教育行業(yè)

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗時(shí)間服務(wù)器的作用與應(yīng)用

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗時(shí)間服務(wù)器的作用與應(yīng)用
    的頭像 發(fā)表于 03-07 14:18 ?456次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b><b class='flag-5'>時(shí)間</b>服務(wù)器的作用與應(yīng)用

    準(zhǔn)電鐘北斗衛(wèi)星時(shí)鐘同步服務(wù)托舉醫(yī)療系統(tǒng)高效運(yùn)行

    準(zhǔn)電鐘北斗衛(wèi)星時(shí)鐘同步服務(wù)托舉醫(yī)療系統(tǒng)高效運(yùn)行
    的頭像 發(fā)表于 03-06 10:14 ?288次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>北斗</b>衛(wèi)星<b class='flag-5'>時(shí)鐘</b><b class='flag-5'>同步</b>服務(wù)托舉醫(yī)療系統(tǒng)高效運(yùn)行

    準(zhǔn)電鐘:通過北斗衛(wèi)星授時(shí),時(shí)間同步系統(tǒng)工作原理是什么?

    準(zhǔn)電鐘:通過北斗衛(wèi)星授時(shí),時(shí)間同步系統(tǒng)工作原理是什么?
    的頭像 發(fā)表于 03-03 14:39 ?304次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:通過<b class='flag-5'>北斗</b>衛(wèi)星授時(shí),<b class='flag-5'>時(shí)間</b><b class='flag-5'>同步</b>系統(tǒng)工作原理是什么?

    準(zhǔn)電鐘:醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)GPS北斗子母鐘系統(tǒng)建設(shè)方案

    準(zhǔn)電鐘:醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)GPS北斗子母鐘系統(tǒng)建設(shè)方案
    的頭像 發(fā)表于 02-21 10:28 ?371次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b>子母鐘系統(tǒng)建設(shè)方案

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗時(shí)間同步系統(tǒng)在五大行業(yè)揭秘

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗時(shí)間同步系統(tǒng)在五大行業(yè)揭秘
    的頭像 發(fā)表于 02-13 17:03 ?328次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b><b class='flag-5'>時(shí)間</b><b class='flag-5'>同步</b>系統(tǒng)在五大行業(yè)揭秘

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星時(shí)間同步裝置作用是什么?

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星時(shí)間同步裝置作用是什么?
    的頭像 發(fā)表于 11-26 15:57 ?424次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b>衛(wèi)星<b class='flag-5'>時(shí)間</b><b class='flag-5'>同步</b>裝置作用是什么?

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星時(shí)鐘同步裝置電力系統(tǒng)方案

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星時(shí)鐘同步裝置電力系統(tǒng)方案
    的頭像 發(fā)表于 11-18 16:14 ?608次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b>衛(wèi)星<b class='flag-5'>時(shí)鐘</b><b class='flag-5'>同步</b>裝置電力系統(tǒng)方案

    準(zhǔn)電鐘解讀:PTP時(shí)鐘同步系統(tǒng)及應(yīng)用是什么?

    準(zhǔn)電鐘解讀:PTP時(shí)鐘同步系統(tǒng)及應(yīng)用是什么?
    的頭像 發(fā)表于 10-31 09:35 ?666次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>解讀:PTP<b class='flag-5'>時(shí)鐘</b><b class='flag-5'>同步</b>系統(tǒng)及應(yīng)用是什么?

    準(zhǔn)電鐘 基于衛(wèi)星的時(shí)間同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

    準(zhǔn)電鐘 | 基于衛(wèi)星的時(shí)間同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用
    的頭像 發(fā)表于 10-21 15:26 ?502次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>   基于衛(wèi)星的<b class='flag-5'>時(shí)間</b><b class='flag-5'>同步</b>系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

    準(zhǔn)電鐘北斗授時(shí)器 GPS校時(shí)器 應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)

    準(zhǔn)電鐘北斗授時(shí)器(GPS校時(shí)器)應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)
    的頭像 發(fā)表于 10-12 15:40 ?648次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>北斗</b>授時(shí)器 <b class='flag-5'>GPS</b>校時(shí)器 應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星校時(shí)服務(wù)器助力區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)網(wǎng)

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星校時(shí)服務(wù)器助力區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)網(wǎng)
    的頭像 發(fā)表于 09-27 10:43 ?510次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b>衛(wèi)星校時(shí)服務(wù)器助力區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)網(wǎng)

    準(zhǔn)電鐘,GPS北斗衛(wèi)星授時(shí)服務(wù)器助力智慧水利系統(tǒng)

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星授時(shí)服務(wù)器助力智慧水利系統(tǒng)
    的頭像 發(fā)表于 08-14 10:25 ?431次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>,<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b>衛(wèi)星授時(shí)服務(wù)器助力智慧水利系統(tǒng)

    準(zhǔn)電鐘GPS時(shí)鐘服務(wù)器(NTP授時(shí)服務(wù)器)資料詳細(xì)介紹書

    準(zhǔn)電鐘GPS時(shí)鐘服務(wù)器(NTP授時(shí)服務(wù)器)資料詳細(xì)介紹書
    發(fā)表于 06-18 14:52

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗高精度時(shí)統(tǒng)同步系統(tǒng)具體參數(shù)是什么?

    準(zhǔn)電鐘GPS北斗衛(wèi)星高精度時(shí)統(tǒng)同步系統(tǒng)的參數(shù)具體
    的頭像 發(fā)表于 06-18 14:45 ?828次閱讀
    <b class='flag-5'>京</b><b class='flag-5'>準(zhǔn)</b><b class='flag-5'>電鐘</b>:<b class='flag-5'>GPS</b><b class='flag-5'>北斗</b><b class='flag-5'>高精度</b>時(shí)統(tǒng)<b class='flag-5'>同步</b>系統(tǒng)具體參數(shù)是什么?

    電子發(fā)燒友

    中國電子工程師最喜歡的網(wǎng)站

    • 2931785位工程師會(huì)員交流學(xué)習(xí)
    • 獲取您個(gè)性化的科技前沿技術(shù)信息
    • 參加活動(dòng)獲取豐厚的禮品