卫星同步时钟授时方式汇总

GPS北斗卫星同步时钟在金融、国防、电力、通信等系统的诸多领域中得到了广泛的应用，而卫星同步时钟的利用方式也不尽相同。主要包括IRIG-B码、网络时间协议NTP、IEEE1588ptp等同步方式。本文将同步时钟常用授时方式进行汇总。

1、IRIG-B码

IRIG-B码是美国靶场司令委员会制定的一种时间标准，广泛应用于军事、商业、工业等诸多领域。IRIG码共有4钟并行二进制时间码格式和6种串行二进制时间码格式，其中最常用的是IRIG-B时间码格式，其以每秒1次的频率发送包括日、时、分、秒等在内的时间信息。

B码对时携带信息量大、对时分辨率高、接口国际标准化，在各个系统对时中得到了广泛应用，并成为许多电力、军方项目目前采用的主流对时信号类型。

IRIG-B（DC）码

IRIG-B（DC）码输出技术要求：

每秒1帧，包含100个码元，每个码元10ms；

脉冲上升时间：≤100ns；

抖动时间：≤200ns

秒准时沿的时间准确度：优于1us

接口类型：TTL电平、RS-422、RS-485或光纤

采用IRIG-B（AC）码

（2）IRIG-B（AC）码

IRIG-B（AC）码输出的技术要求：

载波频率：1khz

频率抖动：≤载波频率的1%

信号幅值（峰峰值）：高峰值为3-12V可调，典型值为10V

秒秒准时沿的时间准确度：优于20us

2、网络时间协议

网络时间协议是用于互联网中时间同步的标准互联网协议。NTP定义了相应的报文类型、报文格式，通过互联网将计算机的时间同步到某一个标准时间。

因NTP设计时充分考虑了互联网上时间同步的复杂性，所以NTP提供的对时机制严格、有效、实用。可适用于在各种规模、速度和连接通路情况的互联网环境下工作。NTP以GPS时间代码传送的时间信息为参考标准，采用了Clinet/Server结构。NTP不仅可以校准当前的时间，而且可以持续跟踪时间的变化，能够进行自动调节，即使网络发生故障，也能维持时间的稳定。NTP产生的网络开销甚少，并具有保证网络安全的应对措施。这几点使得NTP可以在互联网上获取可靠和精准的时间同步，并使NTP称为互联网上公认的时间同步工具。

通常，NTP提供的时间在局域网上为亚毫秒级别或者更高，一般提0.5到10ms（典型值1ms）。在广域网上则为10-50ms。在专用的时间服务器上，则精准度更高。

NTP和SNTP

NTP协议为了保证高度的精准性，需要很复杂的算法，但是在实际的应用中，秒级精确度就够用了。这种情况下SNTP协议出现了。通过简化原来的访问协议，在保证一定的精确度的前提下，使得对网络时间的开发和应用变得容易。SNTP主要对NTP协议涉及有关访问安全、服务器自动迁移部分进行了缩减。

3、精确时间同步协议（PTP）

精确时间同步协议是一种对标准以太网终端设备进行时间和频率同步的协议，也称之为ieee1588，简称1588。1588分为v1和v2两个版本。1588v1只能达到亚毫秒级的时间同步精度，而1588v2可以达到亚微妙级的时间同步精度。1588v2被定义为时间同步的协议，本来只是用于设备之间的高精度时间同步，随着技术的发展，1588v2也具备频率同步的功能。目前1588v2基本已经取代了1588v1。以下我们提的ptp即表示1588v2。

IEEE1588的基本思想是通过硬件和软件将网口设备的内时钟与主控机的主时钟实现同步，提供亚微妙级的同步精度，与未执行PTP协议的以太网毫秒级的延迟相比，整个网络的时间同步性能有显著的改善。

IEEE1588标准定义了一个在测量和控制系统中实现高精度时间同步的协议，PTP协议集成了网络通信、分布式对象和本地计算等多项技术，适用于所有通过支持多播的局域网进行通信的分布式系统，适合于以太网，但并不局限于以太网。

PTP在实际的应用中是需要硬件支持，主从搭配起来使用。在ptp域中时钟主从关系是相对而言的，对于相互同步的一对时钟节点来说，存在如下的主从关系：

发布同步时间的节点称为主节点，而接收同步时间的节点则称为从节点；

主节点上的时钟称为主时钟，而从节点上的时钟则称为从时钟；

发布同步时间的端口称为主端口，而接收同步时间的端口则称为从端口

最优时钟算法

在多层级的PTP域中通过各时钟节点间PTP协议报文的交互，通过各种算法比较选出最优主时钟。这个最优主时钟的时间称为时钟源被同步到整个PTP域中。

4、TOD+1PPS

   TOD即为时间信息，是一种串行时间接口协议简称，一般采用串行RS232/422进行通信，用户有各自的通信协议，一般只要通信协议里面含有年月日时分秒等信息就可以称之为TOD，有的包含的语句稍微多一点，还包括星期、设备状态等。

1PPS一般和TOD配合使用，1pps即为一秒一个脉冲的意思，就是叫做秒脉冲。

我们公司一般采用的TOD语句极为简单，只有八个字节，包含帧头，帧尾，年月日时分秒等信息，每秒发送一次。输出1PPS+TOD语句的相关设备推荐有SYN2306型串口时间服务器和SYN2306C型接收机。

目前市面上见得最多的TOD语句是中国移动起草的协议，格式比较复杂，具体内容可参考中移动的相关规范。

电力时钟上常用的TOD语句包括RMC、ZDA以及ST语句。

5、脉冲信号

脉冲对时是指时间同步系统每隔一定的时间间隔输出一个精确的具有一定脉宽的同步脉冲，被授时设备在接收到同步脉冲信号后进行对时，以消除装置内部时钟的走时误差。

脉冲信号有PPS、PPM、PPH或PPD等，在整秒、整分、整时的时候，信号作用于被授时设备的时钟清零，实现时间同步；其输出接口有TTL电平、静态空接点、RS-422、RS-485和光纤等。

以上五种方式是卫星同步时钟常用授时方式，大家可以结合实际项目需求选择其中一种或某几种组合来完成授时。

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