卫星授时系统在铜陵有色集团的技术方案

本文主要以卫星授时系统在铜陵有色集团应用为案例，对卫星授时系统的应用现状，授时设备等进行详细的说明，同时对高精度授时需求的意义和前景等做了简单的阐述。

一、系统概述

各工厂的控制系统由于计算机和中控操作系统运行过程中出现时钟不同步的问题，特别是生产过程中发生事故时，分析事故过程中对第一事故的时间要求下尤其重要。***显得卫星授时系统尤为重要，现在的有色冶金装置设计越来越复杂，不仅包括控制系统，安全仪表系统，还包括成套包单元控制系统，因此时钟同步的必要性就显得尤为重要，特别是各系统不是同一厂商，这样就更加突出卫星授时系统是针对自动化系统中的计算机、中控操作系统、控制装置等进行校时的高科技产品。卫星授时系统从 卫星上获取标准的标志的卫星时间信号，将时间信息通过各种接口类型来传输给自动化系统中，这样就可以达到整个系统的时间同步。

二、集团各区域控制系统现状及时间同步要求

根据现场实际情况，各区域控制系统网络（安防网、信息网等）大致归类如下：网络安防网、DCS系统网、PLC系统网、MES系统网络和电力监控网络，各系统网络有N台计算机或设备，都希望进行时间同步。

现希望能够将各系统网络内所有的计算机时间和网络设备时间，时钟误差要求在毫秒级别。由于各子系统为独立系统，可通过1或多套授时服务器来实现各个系统设备的时间同步。

三、解决方案

解决方案的基本思路是根据各网络系统时间同步要求，在能够安装卫星授时系统和天线的大楼中安装1台时间服务器，组成独立的时间同步网络，时间服务器接收到的GPS或北斗信号作为标准时钟源，通过服务器网络输出接口给上述各个独立网络授时，实现时间同步。根据现场的情况及用户的需求，产品型号暂定为：SYN2136型北斗NTP网络时间服务器。

四、网络拓扑图

五、产品介绍

SYN2136型时钟服务器。该服务器内置北斗双模授时模块，以GPS/北斗信号为时间基准，以NTP/SNTP协议同步网络中的所有计算机、服务器、DVR、NVR、控制器等设备，实现网络时间统一。

SYN2136型时钟服务器选用高精度GPS 接收机/北斗二代接收机信号输入，提供高可靠性时间基准信号，并采用高科技的操作方法，使守时电路输出的时间同步信号精密同步在GPS/北斗输入时间基准上，输出短期和长期稳定度都十分优良的高精度同步信号。

授时服务器采用现代高科技驯服算法，使振荡器里的频率信号与卫星保持高精度的频率/时间同步。由于授时服务器输出的BNC口输出秒脉冲时间信号是振荡器的秒信号输出，同步于卫星信号但并不受卫星秒脉冲信号跳变带来的影响。

这款时钟服务器采用现代高科技表面贴装技术生产，无硬盘设计，不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、免维护等特点，适合无人值守。该产品可以为计算机网络、计算机应用系统、流程控制管理系统、电子商务系统、网上B2B系统、数据库的保存维护以及硬盘录像机等智能设备提供精密的标准时间信号和时间戳服务。

六、卫星授时系统简介

卫星授时系统是一个时间同步系统，是从授时卫星上获取标准化时间。卫星授时系统接收机是一台扩频接收机，对于任何一台接收机来讲，必须和卫星同步。卫星和接收机的同步并不是通过卫星直接给接收机发个数据包，接收机就能同步现在的时钟这种方式来实现的。具体的同步方式是授时卫星上有一台非常准确的原子钟，所有的时间都是以此为准，而接收机则是要让本地的时钟（晶振产生）与 GPS 卫星的原子钟同频率同相位运行起来，码和载波信息。

也就是说，从卫星上发过来的信息要经过两次调制，第一次是扩频码，然后经过载波调制。接收机知道载波的形态，也知道扩频码的形态，**缺少的是 GPS 卫星的发送时间。接收机通过调整本地时钟，通过解调把载波去掉，再调整扩频码，通过调整找到扩频码的起始位置，这时 GPS 卫星和接收机的时钟就可以实现同步。这个时候仅仅是把卫星时间和接收机的时钟同步起来了，或者说相对时间确定了，不会出现卫星时钟走得快，接收机的时钟走得慢的情况。

GPS 卫星什么时候发出的这条信息，就说明这条信息发出的时间与 GPS 卫星在空间中的位置。接收机根据信息发出的时间，加上大概的传输时间（毫秒级），再一个误差时间。就会将误差时间计算出来。计算方法就是接收机会从几个卫星中收到信息，依靠同步后的码相位与载波相位，一点点缩小误差，最终达到与卫星时间同步。

卫星授时系统是针对短波发射机房PowerTBH 系统、天馈线自动倒换系统、发射机房控制桌时间监控、发射机控制系统进行校时而搭建的授时系统，该系统可从GPS卫星上获取精准的时间信号，实现短波发射机房整个系统时间的统一性及准确性。卫星接收天线具有防雷电设计、运行稳定，具有超强的抗干扰能力，信号接收可靠性强。

七、卫星授时的意义

卫星授时技术已逐步成熟，深入平常工业及农业和航空的生产各个领域和方面，产品稳定可靠、便捷低耗、成本低的卫星授时系统，实现高精度的时间同步功能和数据采集控制的同步，在中控台控制时间同步方面有着广阔的应用前景。利用空中卫星进行物体三维定位、时间同步与同步数据采集控制，可以达到更高精确程度，在电力授时、航海航空、陆上交通、科学考察、极地探险、地理测量、气象预报、设备巡检、系统监控等方面应用日益广泛。