發(fā)射電臺Hopf 6844RC型GPS同步時鐘應(yīng)用分析

李瑾

【摘 要】本文對Hopf公司的6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘的主要特點、故障判斷進(jìn)行了介紹，并對其在發(fā)射電臺自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】Hopf；GPS；應(yīng)用；分析

0 引言

今天高精度時間基準(zhǔn)已經(jīng)成為通信、電力、廣播電視、安防監(jiān)控、工業(yè)控制等領(lǐng)域的基礎(chǔ)保障平臺之一。發(fā)射電臺承擔(dān)著國家多套廣播節(jié)目的發(fā)射任務(wù)，衛(wèi)星同步時鐘對電臺每部發(fā)射機(jī)的準(zhǔn)時播音、節(jié)目的準(zhǔn)時切換、自動控制系統(tǒng)的正常運行提供了基本保障。

1 6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘特點

我臺衛(wèi)星同步時鐘采用Hopf公司的6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘，其特點介紹如下：

（1）6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘具有兩種工作模式：GPS時鐘參考模式和Slave模式。GPS時鐘參考模式即6844RC直接連接GPS天線，作為一級網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器；Slave模式即6844RC連接于其它NTP服務(wù)器，作為其子系統(tǒng)，時間同步于其它NTP服務(wù)器。（2）6844RC型同步時鐘的同步源信號有四種模式，分別為GPS天線信號、PPS秒脈沖、串行字符串及DCF77脈沖。（3）時鐘具有LCD顯示，友好的人機(jī)對話界面，可直觀了解NTP服務(wù)的工作狀態(tài)，衛(wèi)星鎖定狀態(tài)、內(nèi)部晶體狀態(tài)。（4）多種配置方法，可使用HTTP、Telnet、SSH、本地方式及配置軟件進(jìn)行時鐘管理、配置和升級。（5）內(nèi)部配有高精度時基振蕩器，在無衛(wèi)星信號情況下，可長時間維持精確的系統(tǒng)時間。（6）通過直觀的Web界面及管理軟件，可以輕松實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)登錄、管理、配置和維護(hù)。（7）模塊化結(jié)構(gòu)。多種功能板的配置可滿足用戶的各種需求，包括常見脈沖的輸出以及適合高精度NTP時間服務(wù)器的信號輸出。該系統(tǒng)還提供額外的擴(kuò)展選項，以適應(yīng)未來需求。

2 6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘配置分析

我臺6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘的同步源采用GPS天線信號，GPS天線至同步時鐘BNC接口的線纜采用RG59同軸線，其長度不超過25m，否則須采用LSZH線纜或信號放大器，同時GPS連接線安裝有雷電保護(hù)器以避免設(shè)備遭雷電浪涌電流沖擊。同步時鐘配置主要包括串口配置、網(wǎng)絡(luò)配置、延時配置、層配置。

2.1 串口配置

進(jìn)入“SET COM1 SERIAL PARAMETER”選項，設(shè)置BD（波特率）：09600、W（數(shù)據(jù)位）：8、S（停止位）：1、P（校驗位）：N。設(shè)置控制位MODEBYTE，控制位由一組8位二進(jìn)制碼組成，從右至左分別為第0位至第7位。第7位設(shè)置為1表示輸出本地時區(qū)時間，為0表示輸出UTC（世界標(biāo)準(zhǔn)時）；第6位至第0位表示各字符串傳輸方式設(shè)置。我臺實際使用中8位二進(jìn)制碼設(shè)置為10000000。

2.2 網(wǎng)絡(luò)配置

6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘內(nèi)的7273板卡用于實現(xiàn)NTP時間服務(wù)器功能。6844RC支持多個7273板卡，每個7273板均可視為一個獨立的NTP時間服務(wù)器。7273板上的網(wǎng)口配置包括IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)和控制位設(shè)置。控制位第0位設(shè)置為1表示重啟后恢復(fù)出廠設(shè)置，為0表示重啟后保留當(dāng)前設(shè)置；第1位至第7位均設(shè)置為0表示可兼容性。我臺實際使用中8位二進(jìn)制碼設(shè)置為00000000。

2.3 延時配置

6844RC型同步時鐘有三種時鐘狀態(tài)，分別為“C”、“r”、“R”。“C”狀態(tài)表示同步時鐘沒有接收到同步信號源，同步時鐘顯示時間為內(nèi)部晶振時間，但不向外部發(fā)送同步信號。“r”狀態(tài)有兩種情況，一種是同步時鐘剛剛接收到同步信號源且正發(fā)送同步信號，此時狀態(tài)會由“C”變?yōu)椤皉”；另一種是同步時鐘丟失了同步信號源且丟失時間在延時設(shè)置的時間內(nèi)，此時狀態(tài)會由“R”變?yōu)椤皉”?！皉”狀態(tài)下內(nèi)部晶振不能根據(jù)同步信號源同步，但能向外發(fā)送同步信號?！癛”狀態(tài)為最優(yōu)狀態(tài)，表示同步時鐘與同步信號源通信正常，內(nèi)部晶振根據(jù)同步信號源自動校準(zhǔn)，同時同步時鐘向外發(fā)送同步信號。延時參數(shù)SyncOFF Timer是用來設(shè)置當(dāng)同步信號源丟失時，時鐘狀態(tài)由“R”變?yōu)椤皉”的延時時間，在這段時間內(nèi)同步時鐘仍能作為時間源輸出同步信號，此時同步信號由時鐘內(nèi)部晶振提供。SyncOFF Timer的設(shè)置范圍為2分鐘至99小時59分。

2.4 層配置

按照離外部同步源的遠(yuǎn)近將所有NTP服務(wù)器定義在不同的層（Stratum）中。Stratum-1在頂層，有外部同步源接入，而Stratum-2則從Stratum-1獲取時間，Stratum-3從Stratum-2獲取時間，以此類推，層的總數(shù)限制在15以內(nèi)。Stratum-1的NTP服務(wù)器是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)。我臺6844RC型同步時鐘的外部同步源為GPS信號，因此7273板作為NTP時間服務(wù)器，其層數(shù)（Stratum）為1。當(dāng)6844RC型同步時鐘狀態(tài)為C時，7273板的層數(shù)變?yōu)?6，此時同步時鐘不輸出同步信號。這種情況可以通過降層的方法來改變。具體方法為：在瀏覽器地址中輸入7273板的ip地址，打開登錄頁面，輸入用戶名、密碼進(jìn)入設(shè)置頁面，在NTP—Server Configuration—Crystal Operation中，將Switch to specific stratum設(shè)置為able，將Stratum in crystal operation設(shè)置為2—15中的任意數(shù)值即可。設(shè)置完成后點擊Restart NTP生效。

3 6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘故障分析

通過查看6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘的ERROR-Byte參數(shù)，可幫助用戶分析同步時鐘的故障。ERROR-Byte參數(shù)值由一組8位二進(jìn)制碼組成，從右至左分別為第0位至第7位。每一位對應(yīng)一種故障狀態(tài)，0表示正常，1表示異常。第0位為1表示衛(wèi)星同步時鐘沒有檢測到同步信號源輸入。對于GPS同步信號源輸入，串行數(shù)字信號的檢測時間為181秒，PPS信號的檢測時間為61秒，超過檢測時間，系統(tǒng)將第0位置為1。對于DCF77同步信號源輸入，DCF77脈沖信號的檢測時間為25秒，超過檢測時間，系統(tǒng)將第0位置為1。第1位為1表示同步時鐘讀取的同步信號源的同步協(xié)議數(shù)據(jù)或時間信息數(shù)據(jù)不可信。第2位為1表示同步時鐘內(nèi)部晶振校準(zhǔn)錯誤，系統(tǒng)時間精確性不能保證。此錯誤將導(dǎo)致同步時鐘處于“C”狀態(tài)，不向外部發(fā)送同步信號。第4位為1表示用于實現(xiàn)同步時鐘進(jìn)行夏時制切換的數(shù)據(jù)設(shè)置不完整，系統(tǒng)無法計算。第5位為1表示鍵盤鎖死。在連續(xù)4次輸入錯誤時系統(tǒng)將鎖死鍵盤。第7位為1表示同步時鐘的控制板與網(wǎng)絡(luò)管理板間通訊故障。第3、6位系統(tǒng)未定義。

7273板卡用于實現(xiàn)NTP時間服務(wù)器功能。判斷7273板的故障可依據(jù)其指示燈的狀態(tài)而定。（1）Send指示燈（黃色）。正常狀態(tài)為閃爍，表示7273板的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部系統(tǒng)總線，其與系統(tǒng)整合正常；燈滅表示7273板未準(zhǔn)備好運行；常亮表示7273板故障。（2）NTP指示燈（綠色）。燈亮為正常狀態(tài)，表示7273板NTP服務(wù)啟動；燈滅表示NTP服務(wù)未啟動。（3）Stratum1指示燈（綠色），表示7273板NTP服務(wù)工作在哪一層（Stratum）。燈亮表示工作在第1層；閃爍表示工作在第2—15層；燈滅表示工作在第16層，即同步時鐘不輸出同步信號。（4）Accuracy指示燈（綠色），表示7273板NTP服務(wù)工作的精確性。燈亮表示高級精確度；閃爍表示中級精確度；燈滅表示低級精確度。（5）Operation指示燈（綠色）。燈亮為正常狀態(tài)，表示7273板在運行狀態(tài)；1Hz頻率閃爍表示7273板正在啟動操作系統(tǒng)（大約需要1—1.5分鐘）；3Hz頻率閃爍表示7273板內(nèi)固件正在升級（大約需要2—3分鐘）。（6）ERROR指示燈（紅色）。燈滅為正常狀態(tài)，表示7273板在運行（下轉(zhuǎn)第136頁）（上接第90頁）狀態(tài)；1Hz頻率閃爍表示內(nèi)部系統(tǒng)錯誤，即7273板與6844RC基系統(tǒng)通訊錯誤；燈亮表示7273板主CPU顯示未運行。（7）Status last 24h指示燈（綠色）。燈滅表示7273板NTP服務(wù)工作在第1層或處于高級精確度的狀態(tài)時間<1小時；1Hz頻率閃爍表示7273板NTP服務(wù)工作在第1層或處于高級精確度的狀態(tài)時間≥1小時（最優(yōu)運行條件）。燈亮表示7273板NTP服務(wù)工作在第1層或處于高級精確度的狀態(tài)時間≥24小時（最優(yōu)運行條件）。

4 結(jié)束語

電臺發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)實現(xiàn)全臺所有發(fā)射機(jī)的開關(guān)機(jī)和倒頻工作，對時間的準(zhǔn)確性要求高，因此采用6844RC型GPS衛(wèi)星同步時鐘。在控制系統(tǒng)計算機(jī)中配置GPS衛(wèi)星同步時鐘的方法如下：

（1）在控制系統(tǒng)計算機(jī)中配置時間服務(wù)器IP地址。具體在“日期和時間”屬性——“Internet時間”——“服務(wù)器”中輸入GPS時鐘服務(wù)器的IP地址。

（2）在控制系統(tǒng)計算機(jī)中的注冊表中配置NTP-server參數(shù)。將注冊表中的HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼ CurrentControlSet＼Services ＼W32Time＼Parameters中的參數(shù)”LocalNTP”的值設(shè)置為”1”，參數(shù)”Type”的值設(shè)置為”NTP”。設(shè)置完成后，系統(tǒng)將在局域網(wǎng)中搜索NTP-server。將注冊表中HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼ Services ＼W32Time＼TimeProviders＼NtpClient中的參數(shù)”SpecialPollInterval”的值設(shè)置為”900”。設(shè)置完成后，控制系統(tǒng)計算機(jī)將每隔900秒與GPS同步一次時間，確保了發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)時間的精確性。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]