GPS授时设备在校内统一授时系统中应用

根据国家标准化考试的相关要求，标准的授时系统也是国家标准化考点建设的重要组成部分之一，因此搭建一个校内的统一的标准化时钟系统成为学校信息化建设的重要组成部分，所以我们我们设计了基于GPS授时设备的分布式的校内NTP统一授时系统。

1、当前校内时钟系统面临问题

1.1　普通石英钟作为校内记时系统普通的石英钟个体间存在记时的误差，无法统一校时，无法为其他的网络设备提供时钟服务，同时也存在着维护不方便等特点，因此不适合作为校内的记时系统。

1.2　电波钟作为校内时钟服务系统电波钟作为一种新兴的技术具有价格低廉，授时精度高等特点，然而由于电磁波容易受到环境、气象、建筑物、以及其他电磁辐射的影响，且无法给其他的网络设备以及服务器进行授时，造成高校内统一授时的局限性。

1.3　统一的基于Internet的校内授时Internet具有授时准确，价格低廉等特点，然而并不是学校的所有网络设备都能连接Internet，并且这种授时方式必须借助其它终端才能在教室内显示。

2、采用GPS授时设备的解决方案

针对以上校内对时系统存在的问题，我们设计了基于GPS授时的分布式的校内NTP统一授时系统，取得了较好的应用效果。GPS授时是GPS应用的一个重要方面,它实际上也是通过无线电波来进行时间的比对，其授时精度可达到ns级；NTP协议全称网络时间协议（NetworkTimeProtocol）,它的目的是在国际互联网上传递统一、标准的时间。

GPS授时的校内NTP统一对时系统主要由中心控制系统、传输系统、终端显示设备（子钟）以及时钟管理系统组成。中心控制系统主要包括GPS接收设备、母钟，NTP服务器。接受GPS标准时间信号，显示统一的标准时间，并作为校内时钟服务器为校内其他设备，通过有线或者无线的方式提供对时服务；GPS接受设备须具有8通道并行接受，同时跟踪6颗卫星的能力，数据更新速度不低于1s，计时精度小于0.1s/年，信号的传送距离不低于600m。当接收不到GPS标准时间信号时，高精度的恒温晶振作为计时基准保证了整个时钟系统时间源的高精度和高可靠性。

传输系统主要包括网络信号转换器、信号转化器组成。将母钟的提供的RS422格式的数据转换成以太网数据，接入局域网，将以太网的信号转换成频率为2.4G无线网络信号并中继转发。

终端显示设备是用来进行时间的显示，以及无线网络信号的中继转发。它自身精度不小于0.1s/d，并可根据母钟发出的时间指令进行自动校时。时钟管理系统可以实时监看各个子钟和中继器的运行状态，并可监看母钟的各个模块运行的状态，进行状态维护。

整个系统的设计采用了流行的分布式结构，首先中心控制系统将RS422格式的时间数据转化为网络信号，每秒更新一次，通过校园网将时间信息传输给各个教学楼的中继器；然后中继器将以太网的信号转化成无线网络信号，传送给每个时钟，同时每个时钟也具有将无线网络信号中继转发的功能，校内其它需要授时的设备则通过NTP时间服务器获取校内标准时间，从而达到校内时间统一。

3 GPS授时设备应用总结

总之，我们设计的校内时钟系统通过分布式结构，既保持了时钟系统的稳定性也保证了维护的简单性。通过GPS卫星授时以及主母钟的备份方式，我们确保了校内区域时间的准确性，对该校标准化考场建设以及信息化建设起了重要的支撑作用。