專利名稱：船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及時間同步領(lǐng)域，具體涉及一種船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及工程的需要，現(xiàn)實生活中大中型船舶上也開始愈來愈多地使用局域網(wǎng)以更好地完成工作要求?，F(xiàn)有大多數(shù)船舶局域網(wǎng)絡(luò)中，其計算機設(shè)備所采用的時間是系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的時間，隨著時間的變化及船舶位置的變化就會產(chǎn)生時間的偏差，如果得不到校準(zhǔn)，誤差就會越大。局域網(wǎng)計算機設(shè)備之間能否實現(xiàn)精確、可靠的時間同步，關(guān)系到船舶上工作任務(wù)完成的準(zhǔn)確和嚴密性。目前，在計算機與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，比較常見的一種時間同步方法是NTP (NetworkTime Protocol,網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議),它是用來使計算機時間同步化的一種協(xié)議，使計算機對其服務(wù)器或時鐘源做同步化，提供高精確度的時間校正，是一種基于TCP/IP中的IP和UDP協(xié)議棧，也能被許多其它協(xié)議族使用的分布式時間服務(wù)器和客戶端之間進行時間同步的協(xié)議。NTP協(xié)議完整地定義了時間同步實現(xiàn)過程中所使用的結(jié)構(gòu)，算法，實體和協(xié)議，在計算機與網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用以及相當(dāng)廣泛。SNTP(Simple Network Time protocol,簡單網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議)是目前Internet網(wǎng)上實現(xiàn)時間同步的一種重要工程化方法，SNTP簡化了 NTP協(xié)議，是NTP的一個子集，在實際很多應(yīng)用中由于不需要使用NTP協(xié)議中很復(fù)雜的算法，更廣泛的采用SNTP協(xié)議，可以更方便地應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)時間開發(fā)，且與NTP協(xié)議具有互操作性。大中型船舶通常有三種時間同步需求，第一種是為各種自動化系統(tǒng)或船載裝置提供全球統(tǒng)一的UTC (國際標(biāo)準(zhǔn)時間)時間同步，其余兩種是為工作人員計算機、公共場所計算機提供的北京時間同步及不同時區(qū)的本地時間同步。傳統(tǒng)的局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)往往只提供單一方式的時間同步服務(wù)，或采用較復(fù)雜的方式實現(xiàn)上述的三種時間同步服務(wù)，無法適應(yīng)現(xiàn)代船舶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)高度集成的新形勢。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有船舶時間同步需求存在的上述問題和不足，提供一種適用于大中型船舶的船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)。本實用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)，它包括時間服務(wù)器、時間同步客戶端、顯示屏裝置、GPS接收機以及與GPS接收機相連的GPS天線，所述GPS天線與所述GPS接收機相連；所述GPS接收機與時間服務(wù)器通過串口設(shè)備相連接；所述時間同步客戶端通過配置服務(wù)器IP地址和時間服務(wù)器相連接；顯示屏裝置分別與時間服務(wù)器、時間同步客戶端相連接。在上述方案中，所述時間服務(wù)器的個數(shù)為一個或一個以上。由設(shè)置時間同步機制的產(chǎn)生原因和目的可知，時鐘源的個數(shù)越少時間統(tǒng)一性越好，但對于較龐大和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，每個需要時間同步的計算機都與同一臺時間服務(wù)器相連是不現(xiàn)實的，因此在NTP模型中采用分層結(jié)構(gòu)，處于網(wǎng)絡(luò)頂層的時間服務(wù)器是時間同步網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)時間參考源，即利用GPS接收機播發(fā)的UTC時間作為時間基準(zhǔn)，為中間層時間服務(wù)器提供時間同步服務(wù)，中間層時間服務(wù)器獲取時間同步后為下一級的時間同步客戶端提供時間同步服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)中的計算機可扮演多重角色，例如一個中間層計算機，對于頂層的時間服務(wù)器來說是時間同步客戶端，對于其下一層計算機來說是時間服務(wù)器。本實用新型的工作原理如下所述:(I)在時間服務(wù)器端，GPS接收機通過GPS天線接收GPS報文信息，并通過串口與時間服務(wù)器通信；時間服務(wù)器打開串口進行配置，解析獲得的GPS報文信息，得出船舶所在的地理位置信息及UTC (國際標(biāo)準(zhǔn)時間)時間信息，通過SNTP協(xié)議向時間同步客戶端提供UTC時間同步、北京時間同步及本地時間同步服務(wù),并向時間同步客戶端反饋授時精度；時間同步客戶端通過網(wǎng)絡(luò)向時間服務(wù)器提供時間同步客戶端的實時狀態(tài)信息；顯示屏裝置定時采集時間服務(wù)器和時間同步客戶端的設(shè)備信息、時間同步信息、以及校時精度信息，并綜合顯示局域網(wǎng)內(nèi)與該時間服務(wù)器連接的時間同步客戶端的連接狀態(tài)及同步精度；(2)在時間同步客戶端，時間同步客戶端配置服務(wù)器IP地址和校時類型，可以和指定的時間服務(wù)器進行通信，根據(jù)不同的校時類型進行判斷和計算，時間同步客戶端根據(jù)時間服務(wù)器反饋的授時精度獲取校時精度，并向時間服務(wù)器周期性發(fā)送校時精度信息，顯示與時間服務(wù)器的同步精度。本實用新型的有益效果在于:(I)時間源來自GPS衛(wèi)星接收精確的時間信息，該時間信號同步于世界時UTC，為跨平臺業(yè)務(wù)協(xié)作提供了統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)；(2)可同時向移動船舶局域網(wǎng)用戶提供UTC時間同步服務(wù)、北京時間同步服務(wù)及動態(tài)的本地時間同步服務(wù)，通過對時間同步客戶端進行配置獲得所需的時間同步，同步精度可達到毫秒級，充分滿足船舶各種業(yè)務(wù)應(yīng)用需求；(3)可顯示時間同步客戶端的校時精度和系統(tǒng)狀態(tài)信息，定時監(jiān)測顯示局域網(wǎng)內(nèi)時間同步客戶端是否同步，用以監(jiān)測時間偏差狀況、評估系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定性與精度，易于統(tǒng)計分析。

圖1為本實用新型的船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成原理框圖。圖2為本實用新型的服務(wù)器端工作流程圖。圖3為本實用新型的客戶端工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的說明:參照圖1所示，本實用新型所述的船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)，它包括時間服務(wù)器、時間同步客戶端、顯示屏裝置、GPS接收機以及與GPS接收機相連的GPS天線，所述GPS天線與所述GPS接收機相連；所述GPS接收機與時間服務(wù)器通過串口設(shè)備相連接；所述時間同步客戶端通過配置服務(wù)器IP地址和時間服務(wù)器通信連接；顯示屏裝置分別與時間服務(wù)器、時間同步客戶端相連接。[0023]所述時間服務(wù)器的個數(shù)為一個或一個以上。由設(shè)置時間同步機制的產(chǎn)生原因和目的可知，時鐘源的個數(shù)越少時間統(tǒng)一性越好，但對于較龐大和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，每個需要時間同步的計算機都與同一臺時間服務(wù)器相連是不現(xiàn)實的，因此在NTP模型中采用分層結(jié)構(gòu)，處于網(wǎng)絡(luò)頂層的時間服務(wù)器是時間同步網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)時間參考源，即利用GPS接收機播發(fā)的UTC時間作為時間基準(zhǔn)，為中間層時間服務(wù)器提供時間同步服務(wù)，中間層時間服務(wù)器獲取時間同步后為下一級的時間同步客戶端提供時間同步服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)中的計算機可扮演多重角色，例如一個中間層計算機，對于頂層的時間服務(wù)器來說是時間同步客戶端，對于其下一層計算機來說是時間服務(wù)器。下面結(jié)合圖2和圖3細述本實用新型的工作過程。參照圖2所示，在時間服務(wù)器端，GPS接收機通過GPS天線接收GPS報文信息，并通過串口與時間服務(wù)器通信，若時間服務(wù)器沒有串口，也可通過其它的串口轉(zhuǎn)換設(shè)備(如USB轉(zhuǎn)串口設(shè)備)轉(zhuǎn)換。時間服務(wù)器打開串口進行配置，解析獲得的GPS報文信息，得出船舶所在的地理位置信息及UTC (國際標(biāo)準(zhǔn)時間)時間信息，并根據(jù)UTC時間同步服務(wù)器系統(tǒng)時間，確保GPS信號無效時可選擇以時間服務(wù)器自走時間作為校時源。時間服務(wù)器通過SNTP協(xié)議向時間同步客戶端提供UTC時間同步、北京時間同步及本地時間同步服務(wù)，通過船舶局域網(wǎng)向時間同步客戶端發(fā)送基于UTC時間的SNTP協(xié)議報文和地理位置信息協(xié)議報文，時間同步客戶端通過網(wǎng)絡(luò)向時間服務(wù)器提供時間同步客戶端的實時狀態(tài)信息，時間服務(wù)器接收時間同步客戶端發(fā)送的客戶端實時狀態(tài)信息，同時根據(jù)SNTP協(xié)議定時檢測時間同步客戶端與時間服務(wù)器的同步精度，并向時間同步客戶端反饋授時精度，顯示屏裝置定時采集時間服務(wù)器和時間同步客戶端的設(shè)備信息、時間同步信息、以及校時精度信息，并綜合顯示局域網(wǎng)內(nèi)與該時間服務(wù)器連接的時間同步客戶端的連接狀態(tài)及同步精度。時間同步客戶端通過不同的時間同步配置可選項進行判斷和計算，獲得時間服務(wù)器提供的UTC時間同步服務(wù)、北京時間同步服務(wù)或本地時間同步服務(wù)，從而對自動化系統(tǒng)、船載裝置、計算機進行UTC時間同步、北京時間同步或本地時間同步。參照圖3所示，在時間同步客戶端，時間同步客戶端配置服務(wù)器IP地址和校時類型，可以和指定的時間服務(wù)器進行通信，根據(jù)不同的校時類型進行判斷和計算，若為UTC時間同步則直接根據(jù)時間服務(wù)器傳輸?shù)腟NTP時間信息進行客戶端本地校時，若為北京時間同步則須在時間服務(wù)器傳輸?shù)腟NTP時間信息基礎(chǔ)上結(jié)合北京東八時區(qū)計算后進行客戶端本地校時，若為本地時間同步則須結(jié)合時間服務(wù)器傳輸?shù)腟NTP時間信息和地理位置信息計算后進行客戶端本地校時。時間同步客戶端根據(jù)時間服務(wù)器反饋的授時精度獲取校時精度，并向時間服務(wù)器周期性發(fā)送校時精度信息，顯示與時間服務(wù)器的同步精度。以上所述的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)，其特征在于:它包括時間服務(wù)器、時間同步客戶端、顯示屏裝置、GPS接收機以及與GPS接收機相連的GPS天線，所述GPS天線與所述GPS接收機相連；所述GPS接收機與時間服務(wù)器通過串口設(shè)備相連接；所述時間同步客戶端通過配置服務(wù)器IP地址和時間服務(wù)器通信連接；顯示屏裝置分別與時間服務(wù)器、時間同步客戶端相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)，其特征在于:所述時間服務(wù)器的個數(shù)為一個或一個以上。
專利摘要本實用新型提供一種船用局域網(wǎng)時間統(tǒng)一系統(tǒng)，它包括時間服務(wù)器、時間同步客戶端、顯示屏裝置、GPS接收機以及與GPS接收機相連的GPS天線，所述GPS天線與所述GPS接收機相連；所述GPS接收機與時間服務(wù)器通過串口設(shè)備相連接；所述時間同步客戶端通過配置服務(wù)器IP地址和時間服務(wù)器通信連接；顯示屏裝置分別與時間服務(wù)器、時間同步客戶端相連接。本實用新型的有益效果在于可同時向移動船舶局域網(wǎng)用戶提供UTC時間同步服務(wù)、北京時間同步服務(wù)及動態(tài)的本地時間同步服務(wù)，同步精度可達到毫秒級，充分滿足船舶各種業(yè)務(wù)應(yīng)用需求；定時監(jiān)測顯示局域網(wǎng)內(nèi)時間同步客戶端是否同步，用以評估系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定性與精度，易于統(tǒng)計分析。
文檔編號H04L7/00GK202940822SQ201220638848
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者張巋, 羅威, 王威, 汪雪蓮, 魏沁祺, 譚顯春 申請人:中國艦船研究設(shè)計中心