李瑾

【摘 要】本文對(duì)Hopf公司的6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘的主要特點(diǎn)、故障判斷進(jìn)行了介紹，并對(duì)其在發(fā)射電臺(tái)自動(dòng)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(shí)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(tái)之一。發(fā)射電臺(tái)承擔(dān)著國(guó)家多套廣播節(jié)目的發(fā)射任務(wù)，衛(wèi)星同步時(shí)鐘對(duì)電臺(tái)每部發(fā)射機(jī)的準(zhǔn)時(shí)播音、節(jié)目的準(zhǔn)時(shí)切換、自動(dòng)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了基本保障。

1 6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘特點(diǎn)

我臺(tái)衛(wèi)星同步時(shí)鐘采用Hopf公司的6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘，其特點(diǎn)介紹如下：

（1）6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘具有兩種工作模式：GPS時(shí)鐘參考模式和Slave模式。GPS時(shí)鐘參考模式即6844RC直接連接GPS天線，作為一級(jí)網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(shí)間同步于其它NTP服務(wù)器。（2）6844RC型同步時(shí)鐘的同步源信號(hào)有四種模式，分別為GPS天線信號(hào)、PPS秒脈沖、串行字符串及DCF77脈沖。（3）時(shí)鐘具有LCD顯示，友好的人機(jī)對(duì)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(shí)鐘管理、配置和升級(jí)。（5）內(nèi)部配有高精度時(shí)基振蕩器，在無(wú)衛(wèi)星信號(hào)情況下，可長(zhǎng)時(shí)間維持精確的系統(tǒng)時(shí)間。（6）通過(guò)直觀的Web界面及管理軟件，可以輕松實(shí)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(jiàn)脈沖的輸出以及適合高精度NTP時(shí)間服務(wù)器的信號(hào)輸出。該系統(tǒng)還提供額外的擴(kuò)展選項(xiàng)，以適應(yīng)未來(lái)需求。

2 6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘配置分析

我臺(tái)6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘的同步源采用GPS天線信號(hào)，GPS天線至同步時(shí)鐘BNC接口的線纜采用RG59同軸線，其長(zhǎng)度不超過(guò)25m，否則須采用LSZH線纜或信號(hào)放大器，同時(shí)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(shí)鐘配置主要包括串口配置、網(wǎng)絡(luò)配置、延時(shí)配置、層配置。

2.1 串口配置

進(jìn)入“SET COM1 SERIAL PARAMETER”選項(xiàng)，設(shè)置BD（波特率）：09600、W（數(shù)據(jù)位）：8、S（停止位）：1、P（校驗(yàn)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(shí)區(qū)時(shí)間，為0表示輸出UTC（世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)）；第6位至第0位表示各字符串傳輸方式設(shè)置。我臺(tái)實(shí)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(shí)鐘內(nèi)的7273板卡用于實(shí)現(xiàn)NTP時(shí)間服務(wù)器功能。6844RC支持多個(gè)7273板卡，每個(gè)7273板均可視為一個(gè)獨(dú)立的NTP時(shí)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?？刂莆坏?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(tái)實(shí)際使用中8位二進(jìn)制碼設(shè)置為00000000。

2.3 延時(shí)配置

6844RC型同步時(shí)鐘有三種時(shí)鐘狀態(tài)，分別為“C”、“r”、“R”?！癈”狀態(tài)表示同步時(shí)鐘沒(méi)有接收到同步信號(hào)源，同步時(shí)鐘顯示時(shí)間為內(nèi)部晶振時(shí)間，但不向外部發(fā)送同步信號(hào)?！皉”狀態(tài)有兩種情況，一種是同步時(shí)鐘剛剛接收到同步信號(hào)源且正發(fā)送同步信號(hào)，此時(shí)狀態(tài)會(huì)由“C”變?yōu)椤皉”；另一種是同步時(shí)鐘丟失了同步信號(hào)源且丟失時(shí)間在延時(shí)設(shè)置的時(shí)間內(nèi)，此時(shí)狀態(tài)會(huì)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(hào)源同步，但能向外發(fā)送同步信號(hào)?！癛”狀態(tài)為最優(yōu)狀態(tài)，表示同步時(shí)鐘與同步信號(hào)源通信正常，內(nèi)部晶振根據(jù)同步信號(hào)源自動(dòng)校準(zhǔn)，同時(shí)同步時(shí)鐘向外發(fā)送同步信號(hào)。延時(shí)參數(shù)SyncOFF Timer是用來(lái)設(shè)置當(dāng)同步信號(hào)源丟失時(shí)，時(shí)鐘狀態(tài)由“R”變?yōu)椤皉”的延時(shí)時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)同步時(shí)鐘仍能作為時(shí)間源輸出同步信號(hào)，此時(shí)同步信號(hào)由時(shí)鐘內(nèi)部晶振提供。SyncOFF Timer的設(shè)置范圍為2分鐘至99小時(shí)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(shí)間，Stratum-3從Stratum-2獲取時(shí)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(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。我臺(tái)6844RC型同步時(shí)鐘的外部同步源為GPS信號(hào)，因此7273板作為NTP時(shí)間服務(wù)器，其層數(shù)（Stratum）為1。當(dāng)6844RC型同步時(shí)鐘狀態(tài)為C時(shí)，7273板的層數(shù)變?yōu)?6，此時(shí)同步時(shí)鐘不輸出同步信號(hào)。這種情況可以通過(guò)降層的方法來(lái)改變。具體方法為：在瀏覽器地址中輸入7273板的ip地址，打開(kāi)登錄頁(yè)面，輸入用戶名、密碼進(jìn)入設(shè)置頁(yè)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(diǎn)擊Restart NTP生效。

3 6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘故障分析

通過(guò)查看6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘的ERROR-Byte參數(shù)，可幫助用戶分析同步時(shí)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(duì)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(shí)鐘沒(méi)有檢測(cè)到同步信號(hào)源輸入。對(duì)于GPS同步信號(hào)源輸入，串行數(shù)字信號(hào)的檢測(cè)時(shí)間為181秒，PPS信號(hào)的檢測(cè)時(shí)間為61秒，超過(guò)檢測(cè)時(shí)間，系統(tǒng)將第0位置為1。對(duì)于DCF77同步信號(hào)源輸入，DCF77脈沖信號(hào)的檢測(cè)時(shí)間為25秒，超過(guò)檢測(cè)時(shí)間，系統(tǒng)將第0位置為1。第1位為1表示同步時(shí)鐘讀取的同步信號(hào)源的同步協(xié)議數(shù)據(jù)或時(shí)間信息數(shù)據(jù)不可信。第2位為1表示同步時(shí)鐘內(nèi)部晶振校準(zhǔn)錯(cuò)誤，系統(tǒng)時(shí)間精確性不能保證。此錯(cuò)誤將導(dǎo)致同步時(shí)鐘處于“C”狀態(tài)，不向外部發(fā)送同步信號(hào)。第4位為1表示用于實(shí)現(xiàn)同步時(shí)鐘進(jìn)行夏時(shí)制切換的數(shù)據(jù)設(shè)置不完整，系統(tǒng)無(wú)法計(jì)算。第5位為1表示鍵盤(pán)鎖死。在連續(xù)4次輸入錯(cuò)誤時(shí)系統(tǒng)將鎖死鍵盤(pán)。第7位為1表示同步時(shí)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(shí)現(xiàn)NTP時(shí)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(guò)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(yùn)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(dòng)；燈滅表示NTP服務(wù)未啟動(dòng)。（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(shí)鐘不輸出同步信號(hào)。（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(jí)精確度；閃爍表示中級(jí)精確度；燈滅表示低級(jí)精確度。（5）Operation指示燈（綠色）。燈亮為正常狀態(tài)，表示7273板在運(yùn)行狀態(tài)；1Hz頻率閃爍表示7273板正在啟動(dòng)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(jí)（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(yùn)行（下轉(zhuǎn)第136頁(yè)）（上接第90頁(yè)）狀態(tài)；1Hz頻率閃爍表示內(nèi)部系統(tǒng)錯(cuò)誤，即7273板與6844RC基系統(tǒng)通訊錯(cuò)誤；燈亮表示7273板主CPU顯示未運(yùn)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(jí)精確度的狀態(tài)時(shí)間<1小時(shí)；1Hz頻率閃爍表示7273板NTP服務(wù)工作在第1層或處于高級(jí)精確度的狀態(tài)時(shí)間≥1小時(shí)（最優(yōu)運(yùn)行條件）。燈亮表示7273板NTP服務(wù)工作在第1層或處于高級(jí)精確度的狀態(tài)時(shí)間≥24小時(shí)（最優(yōu)運(yùn)行條件）。

4 結(jié)束語(yǔ)

電臺(tái)發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全臺(tái)所有發(fā)射機(jī)的開(kāi)關(guān)機(jī)和倒頻工作，對(duì)時(shí)間的準(zhǔn)確性要求高，因此采用6844RC型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘。在控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中配置GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘的方法如下：

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

（2）在控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)中的注冊(cè)表中配置NTP-server參數(shù)。將注冊(cè)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(cè)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(jì)算機(jī)將每隔900秒與GPS同步一次時(shí)間，確保了發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)間的精確性。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]