[发明专利]一种基于北斗导航系统和PTP的高铁同步授时方法及装置

说明书

本发明属于铁路数据通信领域，具体涉及一种基于北斗导航系统和PTP的高铁同步授时方法及装置。本发明的有益效果是：本发明采用我国自主研发、拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统作为标准时间信息来源，具有独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠等特点；本发明基于FPGA+ARM+DAC芯片构成驯服处理单元，实现PTP网络高精度的系统设备间的时间统一，通过FPGA+ARM最小系统和DAC芯片构成驯服处理单元，配合专用晶振校准算法，提升晶振稳定度3个数量级、网络授时精度1个数量级以上。

技术领域

本发明属于铁路数据通信领域，特别涉及高铁交通监控数据采集平台的精密授时技术，具体是一种利用北斗导航系统和精密时间协议的、用于高铁交通监控数据采集平台及所有涉及铁路数据通信的高铁同步授时方法及装置。

背景技术

高性能的轨道交通监控数据采集平台对火车的安全行驶具有重要的意义。作为轨道交通监控数据采集平台正常运营的重要组成部分之一，时钟系统可以保证其全线设备的时间与标准时间保持一致，确保车辆信息的及时监控及调度，使得火车安全可靠地运行。

传统的时钟系统由相关线路专门配置的时钟提供标准时间信息，它采用一级母钟和二级母钟两级的分布式网络结构组网方式通过计算机进行集散式控制。然而不同的设备所提供的标准时间信息存在差异，各分系统或模块内的时间同步机制不完善，同时一些陈旧系统或设备的时间同步机制不健全，或根本就没有时间同步机制，造成各分系统或模块之间存在时间显示、时间记录不同步的情况发生。随着中国高速铁路建设的飞速发展，建立统一的中心时间源平台，为各分系统或模块提供统一的时间，达到全平台系统时间、时间显示的一致及时钟同步，是高铁交通监控数据采集平台时钟系统的迫切需求。

针对上述时间同步问题，目前主要由以下几种方法：

第一种方法是采用互联网技术同步高铁交通数据处理及监控平台系统中的时间，该技术通常采用网络时间协议(Network Time Protocol，NTP)，但普通的时钟和计算机系统时间靠手动校正完成，误差较大，长期使用累计误差更大，而且操作非常不便，将非常不利于要实现高铁交通数据处理及监控平台系统的精确时间同步。

第二种方法是采用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)作为接收设备来提供标准时间信息，在此基础之上利用NTP实现时间同步。然而不同的GPS接收设备所提供的时间存在差异。同时，GPS由国外研发并设计，一旦发生紧急状态，GPS信号及授时服务被关闭或者调整，将给我国铁路系统的正常调度带来安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于北斗导航系统和PTP的高铁同步授时方法及装置，该装置基于北斗导航系统和精密时间协议(PrecisionTime Protocol，PTP)完成高精度的时间同步，通过北斗导航系统独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的优势提供标准时间信息，在此基础之上利用PTP所定义的边界时钟与透明时钟替代网络中的普通交换设备，进而去除NTP报文传输的不确定因素带来的抖动影响，最终实现时间同步精度的提升。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于北斗导航系统和PTP的高铁同步授时方法，包括以下步骤：

步骤1，利用双模接收机，获取北斗导航系统发射的信号，接收标准时间信息；

步骤2，对标准时间信息进行解码，并将标准时间信息传递到主控单元；

步骤3，利用主控单元，控制驯服处理单元，实现对本地高稳晶体振荡器的校准；

步骤4，利用高稳晶体振荡器，实现本地时间的建立；

步骤5，利用PTP协议向同级或下级授时，实现本地时间的同步。

进一步地，在所述步骤1中，所述双模接收机的数据传输速率为4800波特率，数据传输方式为异步通信帧传输。