• 登录  |  注册

  • 民航机场本地授时系统的应用研究

    郝晓峰 编 辑:王亚玲 2021-12-30 09:55:00

       

      随着民航机场的快速发展,各民航机场对于机场网络信息化建设的重视程度日益提高,大大小小各种IP网络应运而生。在连接着很多有独立运算能力的计算机、网络设备以及依托IP网络使用的设备,其大多数设备有内部时钟,时钟误差大约在每天5到15秒之间,同时基于机场运行安全角度考虑,一些系统禁止与互联网连接,这就需要定时校对时间防止误差积累,减少设备授时对机场运行造成的影响。目前,二连浩特机场已经在授时系统方面开展了实践研究,自主开发形成了以北斗卫星为授时源的本地授时系统,可自动授时校对外网禁用设施设备,实现了本地授时系统在机场业务全方位应用。 

      授时系统行业背景研究 

      授时系统从校对时间的方式来看可分为手动设置时间、联网自动校对时间。其中联网自动校时也分为公共互联网授时服务器校时和本地授时服务器校时。在确保民航机场部分系统安全运行的前提下,部分系统禁止接入互联网,可通过本地授时服务器能够解决这类问题。市场上虽然也有成熟产品,但此类产品因造价贵、容易故障、零配件稀缺、技术不普及等问题导致许多中小机场专网、本地重要网络上设备、计算机、摄像机等设备不得不转化为手工设置时间。同时这些系统对时间准确性要求高,频繁手动设置时间对保障人员来说既无形中增加了工作量,也容易产生时间误差。 

      授时系统技术应用研究 

      一般来说,为确保机场运行正常,中小机场设备时钟误差需控制在1秒内。目前,现有市场提供的授时公共技术有互联网授时服务器(公网NTP)、电波授时、GPS导航卫星授时、北斗导航卫星授时,手机信号授时等。从上述技术研究数据分析显示,NTP网络授时服务器和导航卫星授时延时都在50毫秒内。NTP服务器授时最为方便,但专用网络禁止接入互联网,只能放弃这种方式。导航卫星授时有四种,目前常用的虽然有GPS系统,但鉴于北斗系统是我国自主建设运行的全球卫星导航系统,卫星密度大、信号稳定,准确性高,不受其它国家干扰,且北斗卫星信号接收器成本低。首先选择我国北斗卫星作为授时源,当然也可以使用北斗GPS双系统接受时间。 

      授时服务器作为硬件设备虽然不需要很强的计算能力,但却需要耐用可靠、长时间开机运行,为此可以选择市场上常规的工业控制终端机作为硬件载体。 

      使用卫星导航系统发射数据中的时间数据作为时间数据源,研发一套时间接收和处理程序,选择一台计算机作为程序运行载体,从卫星接收器上获得时间数据,定时校对本地时钟服务器,在本地服务器上启动授时服务,就可为专用网络上所有设备提供IP网络授时服务。 

      授时系统技术测试研究 

      经过延时测试显示,选择国家授时中心服务器作为NTP授时方式,连接互联网,编写接受程序,测试连接国家授时中心服务器获得时间,数据精确到秒,与本地计算机比较发现本地计算机有0.5秒内偏差。 

      接入北斗卫星接收模块,编写程序获得数据,数据精确到秒,与本地计算机比较也有0.5秒内的偏差。 

      同时运行两个程序获得两组不同途经的时间数据,两程序并行100次,统计比较数据,数据完全一致,与本地计算机比较仍有小于0.5秒的误差,且数值是变化的。 

      为此根据原因分析发现,本地计算机定时由公网NTP服务器授时校对,数据精确到毫秒,但程序运行获取时间数据受系统硬件及软件影响。卫星授时与NTP授时都为整秒授时,不足1秒有四舍五入现象,容易造成时间误差。 

      目前,开发形成的以北斗卫星为授时源的系统连续运行100小时无丢失数据、无程序故障现象,性能表现良好,具有设备配置简单,稳定可靠,造价低廉,操作便捷等优点,可用于许多中小机场中与互联网不相连接的系统,如安检系统、视频监控系统、航显系统、生产运营系统等,可提升设备运行的稳定性与准确性,更好服务行业发展,满足机场运行需求。 

      但需要关注的是卫星授时需要服务器接收卫星信号,因此对环境有一定要求,卫星接收模块数据线不易过长。若延长卫星接收器的数据线,将卫星接收模块放到室外,这种方式存在数据传送不稳定现象,操作繁杂,设备不通用的问题。可以把服务器选择为工业控制机,利用IP网络随意延展性,将本地授时服务器放置于可接收导航卫星信号的位置,如靠近门窗的地方,服务器信号明显增强。 

      分秒间传递的不仅是时间上的感知,其赋予的更是一种安全保障。未来,随着国家科学技术应用潜力地不断拓展,全方位探索新技术在民航领域的研究应用,以“智”谋“治”更好筑牢平安基石。(作者系二连浩特机场总经理、党委副书记 郝晓峰)