高精度卫星授时与网络授时的实战应用

(1)电视授时

电视授时基本有两种方法,即无源时频传输法和有源时频传输法。在不干扰正常电视广播情况下,无源电视传输法利用电视信号中的同步脉冲进行时间比对。这种方法始于1976年,许多国家都把它作为一种简单而且较为准确的钟的比对方法。1970年之后,有些电视网配备铯原子钟,利用垂直消隐间隔的1 MHz正弦波群或稳定的彩色正弦波信号传输标准频率,在垂直消隐间隔中插入由铯原子钟提供的时间信息,人们称之为有源电视授时。

目前,我国是中央电视台CCTV将这样的授时信息插入电视信号中,开展有源电视授时。我国已独立发射同步卫星进行通信和转发电视节目。利用现有的卫星电视系统在电视信号的场消隐期间某行同步脉冲之间,插入标准时间频率信号、时间编码、卫星星历及其他信息,随电视节目一起,经卫星转发给全国用户,用户在接收电视节目的同时,用特制提取器,从电视信号中提取时码以显示接收时刻的“时、分、秒”,提取卫星星历,计算标准秒脉冲从发射点经过卫星到达接收点的传播时延,用它修正接收的标准秒脉冲,从而获得标准时刻。现有的卫星系统增加了高精度卫星授时功能。

(2)卫星授时

卫星授时信号覆盖范围大,传送精度高,传播衰减小,是目前被广泛采用的高精度授时方法。从轨道看,授时卫星有低轨、中轨、高轨和同步轨道4种。高度越高,信号的覆盖范围越大。当卫星达到同步高度时,其信号差不多可覆盖全球。然而,信号强度随高度而减弱。若要求卫星保持精确轨道并相对于地球处于固定方位,信号又要有足够强的辐射能力,则必然增加系统总体方面的其他要求。卫星授时的方式大体有两种:转发式和有源式。前者只转发地面注入站的时频信号,后者为卫星本身载有的原子钟。

目前应用较广的几个卫星授时系统有:全球定位系统(GPS)是由美国海军Timation计划和美国空军621B计划结合建设的军用工程;GLONASS系统,由苏联研制现由俄罗斯管理的全球卫星导航系统,其运行体制和系统功能类似于GPS系统;北斗一号是由我国建设的卫星导航定位系统,该系统由2颗卫星、地面控制中心和用户终端组成,故又称双星系统,具有定位、授时和通信功能。(www.xing528.com)

(3)网络授时

网络授时是指NTP协议全称网络时间协议(Network Time Protocol)。它的目的是在国际互联网上传递统一、标准的时间。具体的实现方案是在网络上指定若干时钟源网站,为用户提供授时服务,并且这些网站间应该能够相互比对,提高准确度。以通信信道为媒介同步授时,如计算机网络、电话网络。这种授时方式需要占用信道时间,对信道的可靠性要求高,而且由于时间信号通过信道传送到不同终端的延时不同,只能满足中等精度时间用户的要求。

NTP最早是由美国Delaware大学的Mills教授设计实现的,从1982年最初提出到现在已发展了将近40年,2001年最新的NTPv4精确度已经达到了200 ms。

NTP同时同步指的是通过网络的NTP协议与时间源进行时间校准。前提条件是时间源输出必须通过网络接口,数据输出格式必须符合NTP协议。局域网内所有的PC、服务器和其他设备通过网络与时间服务器保持同步,NTP协议自动判断网络延时,并给得到的数据进行时间补偿。从而使局域网设备时间保持统一精准。