计算机时间同步误差的高精度测试方法.

计算机时间同步误差的高精度测试方法

0 引言随着计算机技术和应用的迅速发展,计算机网络已经深入到各个领域并发挥着及其重要作用,而网络中计算机的时间同步精度直接影响着各个网络系统的安全工作,特别是对于金融、通信、交通和军事等重要领域,计算机的时间同步问题就更显其重要性,对计算机时间同步精度测试是计算机时间同步的重要保障。然而,到目前为止,还没有一个很好的解决方案,来实现对计算机时间同步误差的测试,通常测试方法是利用软件来获取2台计算机之间的时间差来完成,这种方法不仅精度低、不直观,而且无法对通过物理信号(如B码)实现计算机同步的情况来测试。通过研究和大量实验,探索出一种使用物理方法来进行计算机时间同步精度的测试方法,方法简单,测试数据可在时间间隔计数器上直接读取,测试结果一目了然,测试精度高,稳定可靠,适宜广泛推广使用。 1 解决方案1.1 测试方法在典型时间频率系统中,经常利用外部高精度时间频率信号来同步系统内部的计算机网络,如图1所示,5MHz频率信号经过分频钟产生B码及1pps信号,时间服务器通过B码终端来校准本机时间,并通过时间同步协议(如最常用的NTP协议)使网内的其他计算机与自身同步,从而实现整个网络内计算机的时间同步。如果计算机能够直接产生与自身时间同步的秒脉冲信号,则可以如图1所示,直接通过时间间隔计数器,测量时间源、时间服务器及各计算机之间的时间偏差,从而完成时间同步误差的测量。因此,该测试方法的关键技术即是控制计算机产生与自身时间同步的秒脉冲信号。1·2测试原理利用计算机产生秒脉冲信号,可以尝试利用硬件电路,通过对计算机时间中断信号的访问,实现秒脉冲信号的输出,但事实上这种方法实现难度很大,制作成本也较高,不适宜推广使用。因此,通过大量的试验与研究,探索出通过软件来实现对计算机时钟频率的精确读取,并利用RS-232口的管脚来输出秒脉冲信号。2 测试效果验证2·1测试环境测试时,原子钟5 MHz信号经分频钟产生B码信号和秒信号,时间同步软件实时接收B码信号对计算机时间进行校准,秒脉冲产生软件运行在同一台计算机上,实时输出同步秒脉冲,2路秒信号送时间间隔计数器进行时差测。天线控制器在CPU控制下,完成天线的4向转动、定位、扇扫、跟踪、位置显示、运算等一系列功能,其软件存储在F020内置的存储器中。为保证软件的可靠运行,必须设计看门狗,以保证软件不会在运行过程中出现死机现象。整个软件采用C语言编程,在CYGNAL的集成开发环境中完成全速非侵入式在线系统调试。最后将软件加密储存在64 KB的FLASH存储器中。跟踪程序示意图如图3所示。3 结束语本天线控制器有以下特点:由于采用CYNAL公司的系统级CPU芯片C8052F020,使该设计具有高集成度高可靠性的特点;外围部件集成在一个芯片内,节约了成本;电机驱动采用双向互锁模式,同时电机启停装置采用无火花控制,增加了高功率器件的使用寿命。另外,由于整个捕星过程采用CPU自动控制,提高了捕星速度及跟踪精度,同时也提高了开通地球站的效率,具有很强的实用价值。参考文献[1]王秉钧,王少勇,田宝玉.现代卫星通讯技术[M].北京:电子工业出版社,2004.[2]潘琢金,施国君.高速SOC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.