GPS时钟同步装置K用户手册C型D型.docx

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GPS时钟同步装置K用户手册C型D型

一、概述

随着计算机网络的迅猛发展，网络应用已经非常普遍，如电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、政府机关、IT等领域的网络系统需要在大范围保持计算机的时间同步和时间准确，因此有一个好的标准时间校时器是非常必要的。

为了适应这些领域对于时间越来越精密的要求，锐呈公司精心设计、自主研发了K系列NTP网络时间服务器。

该装置以美国全球定位系统（GPS）为时间基准，内嵌国际流行的NTP-SERVER服务，以NTP/SNTP协议同步网络中的所有计算机、控制器等设备，实现网络授时。

K806卫星同步时钟-C型、D型（GPS时间服务器、NTP时间服务器、时间服务器、GPS网络同步时钟、网络时钟、GPS网络时间服务器、NTP网络时间服务器）采用SMT表面贴装技术生产，以高速芯片进行控制，无硬盘和风扇设计，精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、全自动智能化运行，免操作维护，适合无人值守。

该产品可以为计算机网络、计算机应用系统、流程控制管理系统、电子商务系统、网上B2B系统以及数据库的保存维护等系统提供精密的标准时间信号和时间戳服务。

二、安全须知

1．使用本装置之前，请您仔细阅读用户手册和装置随带的其它用户说明。

2．非专业人员请勿随意打开机箱，不能改动任何跳线设置，以免影响装置正常工作。

3．避免金属线头（丝）或其它金属物落入机箱内，以防止短路或其它故障的发生。

4．装置运行过程中，非专业人员不可随意按动装置前面板的按键。

5．装置使用之前，请将装置后面板上的接地端可靠接地。

6．在接电源之前，请确认装置后面板和用户手册上的电源要求，按要求接入电源。

7．不同类型的对时信号输出的信号电压、电流幅值不同，在将信号接入被对时设备前请确认所接对时信号类型是否正确，以免损坏被对时设备接口。

三、装置的特点

1．精度高，同步快。

2．双CPU同时工作，32位CPU双核处理器，性能极大提高。

3．支持单星授时模式，适用于收星效果不佳的情况，有屋顶和贴窗天线可供选择。

（订货时须说明）

4．自保持能力强，装置收不到卫星信号后，自保持能力优于0.6μS/min。

5．D型装置具有两个物理隔离的相互独立的10/100M网口（每个端口具有独立的MAC地址），两个端口可以灵活的配置使用，可以用在不断增长变化的网络环境中；还可用于不同的子网或不同的物理隔离的网络中。

另外，还可用来作为NTP网管来使用，使两个物理隔离的网络共享时间服务器资源。

6．可同时为上万台客户端、服务器、工作站提供时间服务。

7．支持WINDOWS9X/NT/2000/XP/2003/vista、LINUX、UNIX、SUNSOLARIS、IBMAIX、HP-UX等操作系统及支持NTP协议的路由器、交换机、智能控制器等网络设备。

8．多种配置方法，易于管理和升级。

9．支持电源中断、GPS失歩干接点信号告警（订货时须说明）。

10．专用嵌入式系统，无硬盘和风扇设计，防震设计，系统稳定可靠。

11．机箱经防磁处理，抗干扰能力强。

12．高品质的工业级元件，高水准的电气设计，高密度集成的电路结构，使装置拥有优异的电气隔离和电磁屏蔽表现，整机无可调节器件，极大提高了装置抗干扰性能与可靠性保障。

13．采用高性能、宽范围开关电源，工作稳定。

14．GPS接收天线重点考虑了防雷设计、稳定性设计、抗干扰设计，信号接收可靠性高，不受地域条件和环境的限制。

15．装置具有多种串行信息输出与交互方式，以满足不同用户的需求。

16．串口信号输出可编程，按键设置,操作方便。

17．装置可通过数码管在线显示当前收星个数，直观反映装置的同步状况。

18．架装式结构，1U、19”标准机箱,安装方便。

四、装置的基本原理

K806卫星同步时钟的原理框图如图1所示：

图1K806原理框图

1．GPS信号接收器：

该接收器是美国原装模块，用于接收GPS卫星发送的协调世界时（UTC）信号作为外部时间基准信号。

输出时间精度为0.1μS的1PPS（即1PulsePerSecond）脉冲，并通过RS232串行口输出国际标准时间、日期和接收单元所处地理位置（经纬度）等信息。

2．脉冲电路：

通过前面板编程输出秒（1PPS，即1PulsePerSecond）、分钟（1PPM，即1PulsePerMinute）、小时（1PPH，即1PulsePerHour）等可控制的同步脉冲信号。

脉冲可以是光电隔离的有源TTL电平、422电平或者是静态空接点形式输出。

3．中心处理单元：

对整个系统进行监控，处理。

4．数码管显示与键盘控制：

通过前面板显示时间信息及其它状态信息，通过键盘接口进行人机交互、定值整定。

5．RS-232/422/485接口：

输出可设定的当地时间、日期等信息，波特率可选。

6．IRIG-B生成及输出接口：

生成并输出IRIG-B（AC）、IRIG-B（TTL）、IRIG-B（422）、IRIG-B（232）信号。

7．DCF77生成及输出接口：

输出有源或无源DCF77信号。

8．网络对时接口：

以RJ45口形式输出NTP/SNTP网络对时信号。

五、装置的结构

1．装置的外形图（图2）

图2K806外形图

2．装置的前面板（图3）

图3K806前面板示意图

◆电源指示：

装置接通电源时，“电源”指示灯亮，否则“电源”指示灯灭。

◆秒脉冲指示：

装置上电后，LED显示器显示未经同步的时间信息，“秒脉冲”指示灯开始闪烁。

几分钟后，装置通过接收GPS卫星信号计算出自己所处的位置，此后显示器显示标准北京时间，装置进入正常运行状态。

只要GPS接收模块工作，无论是否同步，“秒脉冲”指示灯都会闪烁。

◆锁定指示：

装置上电后，LED显示器显示未经同步的时间信息，“锁定”指示灯闪烁，装置得到良好同步后，“锁定”指示灯常亮。

如果在运行中装置失去同步，则“锁定”指示灯闪烁。

◆LED数码管：

显示当前时间，在通过前面板按键对装置操作时，显示设置状态。

◆按键：

有“菜单”、“移位”、“确认”3个按键，其使用方法详见“操作说明”。

3．装置的后面板（图4）

根据对时信号输出接口配置，装置分为A、B、C、D、E型，另外可根据用户要求特殊定制。

C型、D型装置后面板如下图所示：

K806C型装置后面板

K806D型装置后面板

图4K806C型、D型后面板示意图

◆电源开关：

控制本装置电源的开与关。

◆电源输入：

三相插座为电源输入端，使用时请按要求接入220V或110V电源，交、直流均可。

接直流时，左下角管脚为正极，右下角管脚为负极，上面管脚为接地端。

◆保险丝座：

三相插座内置保险丝座，内装1A保险丝管。

更换时必须确保从电源输入端断开电源!

◆天线端子：

接GPS天线。

◆串口：

RS232口和RS422/485口，详见后述“装置的串行输出接口”说明。

◆网络对时口：

装置以接收到的GPS信息（串口+1PPS）为时间源，通过NTP/SNTP协议同步网络中的所有计算机、路由器、交换机、智能控制器等设备,实现网络授时。

大部分操作系统都自带NTP服务，只需做一下设置即可。

我公司也提供NTP客户端软件，安装运行也可实现同步。

（图5）

图5NTP网络授时示意图

4．信号输出配置：

C型：

2路RS232串行信号，2路RS422/485串行信号，1路NTP/SNTP网络对时信号。

D型：

1路RS232串行信号，1路RS422/485串行信号，2路NTP/SNTP网络对时信号。

六、装置的技术指标

1．运行条件

1）装置环境条件

工作温度：

-20℃～+70℃；

贮存温度：

-40℃～+85℃；

湿度：

<95%。

2）电源

交流供电：

220V±20%或110V±20%，47Hz～63Hz；

直流供电：

220V±20%或110V±20%。

（缺省为220V交直流供电，如需110V交直流供电，订货时须说明。

）

3）抗干扰

在雷击过电压、一次回路操作、开关场故障、二次回路操作及其它强干扰作用下，装置不误动作。

装置快速瞬变干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、冲击电压试验和绝缘试验符合标准GB/T13926-1992（工业过程测量和控制装置的电磁兼容性），并达到Ⅲ级及以上标准。

2．技术参数

1）GPS接收天线

天线环境要求：

工作温度：

-45℃～85℃；

贮存温度：

-50℃～90℃；

湿度：

100%，结露；

体积：

φ96×126mm。

2）GPS接收器

接收频率：

1575.42MHz（L1信号）。

接收灵敏度：

捕获〈-130dBm，跟踪〈-133dBm。

同时跟踪：

正常状态下可同时跟踪8～12颗GPS卫星；

装置冷起动时不小于4颗卫星；

装置热起动时不小于1颗卫星。

捕获时间：

装置冷起动时小于5min，装置热起动时小于1min。

内部电池：

电池类型：

锂电池；

电池寿命：

≮25000h。

3）功耗：

≤15W。

4）平均无故障间隔时间（MTBF）≥70000小时；平均维修时间（MTTR）：

一般不大于30分，使用寿命不少于10年。

正常使用条件下无须维护。

5）输出时间与协调世界时（UTC）时间同步准确度：

≤0.1μS。

6）时间同步信号

时间报文

信息格式、波特率见后述“装置的串行输出接口”说明。

报文发送时间方式：

每秒输出一次（帧）。

串行数据通道接口RS-232/RS-485：

接口RS-232电气特性符合GB/T6107-2000（ITU-T建议V.28）；

接口RS-422电气特性符合GB-11014-90（CCITT建议V.11）；

接口RS-485电气特性符合EIA/485（CCITT建议V.28）。

准确度：

≤10μS（波特率为9600时）。

网络对时

支持协议：

NTP，SNTP，ARP,UDP,TCP,Telent,ICMP,SNMP,DHCP和TFTP；

网络接口：

10/100M自适应以太网接口，RJ－45；

吞吐量：

满足每秒2400次时间请求；

授时记录：

保存最新300条；

时间准确度：

每秒NTP请求量

时间标识精度

可处理用户终端请求量

0～1200

1～10ms

48,000

1200～2400

10～100ms

96,000

7）重量：

2.8kg。

8）外形尺寸：

本装置为架装式结构，高度1U、宽度19”标准机箱,具体外形尺寸如图6所示：

图6K806外形尺寸图

七、装置的安装及操作说明

1．天线的安装

K806卫星同步时钟配有一条易于安装的天线。

如图7所示，有源天线头封装在塑料圆盘内，天线长度有30米、50米、80米、100米几种规格，如100米天线仍不能满足长度要求，可选配GPS信号转发器GPS-W1（详见转发器GPS-Z1用户手册）。

装置的天线标准配置为30米。

图7K806天线外形图

天线头要安装在室外，安装位置应视野开阔，尽可能安装在屋顶，原则上是顺着天线头往上看能够看到360°的天空。

天线电缆铺设转弯半径不易过小，天线电缆长度是根据天线增益严格设计，不得剪断、延长、缩短或加装接头，否则将严重影响接收效果甚至收不到信号。

天线应尽量避开山坡、树林、高层建筑物、铁塔、高压输电线等对天线波束的阻挡。

天线主波束方向上应有足够的视界，天线正前方应有尽可能宽的视角。

一般要求以天线基点为参考，对障碍物最高点所成的夹角小于10度。

天线的架设位置应避开风口，以减小天线的风载。

在多雷雨地区，天线的架设位置应避开雷击多发地点，天线头应放在现场避雷针避雷范围内。

天线安装在屋顶时，只要视野足够，高出屋面距离越小越好。

同时，天线应尽量安装专用防雷器，在雷雨季节到来之前必须仔细检查避雷接地系统是否良好（避雷设备为选配器件）。

图8给出了建议和非建议的天线安装示意图。

图8K806天线安装示意图

2．装置的安装位置

装置应尽量安装在靠近使用时钟信号的装置处，在多个装置使用时钟信号时，原则上装置的安装位置应尽量减少对时线缆的长度。

同时，为了减少天线线缆的长度，以保证接收到的GPS卫星信号具有一定的强度，可使装置安装在靠近天线从建筑物中引出的地方，用线缆把对时信号送到需要同步信号的装置处。

3．装置的上电运行

接好天线、电源及对时信号线缆后，即可将装置投入运行。

打开后面板上的电源开关，LED显示器显示未经同步的时间信息，“电源”指示灯亮，“秒脉冲”指示灯闪烁，“锁定”指示灯闪烁。

装置在新的位置安装好，上电后需要几分钟的时间进行初始化，即根据接收到的GPS卫星信号计算出装置所处的地理位置，对输出时间进行校正。

装置收到不少于四颗有效GPS卫星后，“锁定”指示灯常亮，装置同步，LED显示标准北京时间。

装置初始化后，只要不移动位置，如断电再上电后，仅需较短时间即可同步。

4．操作说明

前面板有“菜单”、“移位”、“确认”3个按键，开机后,如果需要改变装置工作状态，可通过操作这3个按键进行。

1）装置在运行状态下，按一下“确认”键，会显示当前日期，两秒后自动退出。

2）装置在运行状态下，同时按下“菜单”键和“确认”键，进入设置菜单。

设置完成后按“确认”键确定，会显示“good”,表示设置值已存入EEPROM（非挥发存储器）中。

左起第1位数码管显示为菜单值，装置进入设置状态，并指向菜单1。

当再次按动“菜单”键时，菜单值递增1。

当菜单值分别：

A．为1时：

串口通信波特率的设置。

按动“移位”键可在“1200”、“2400”、“4800”、“9600”之间选择，设置完成后，按“确认”键存储，两秒后自动退出菜单。

出厂默认为“2400”。

B．为2时：

设置后面板脉冲输出端子排“脉冲Ⅰ”输出端子的脉冲类型（时脉冲、分脉冲、秒脉冲、事件等），C型、D型无效。

C．为3时：

设置后面板脉冲输出端子排“脉冲Ⅱ”输出端子的脉冲类型（时脉冲、分脉冲、秒脉冲、事件等），C型、D型无效。

D．为4时：

设置串行口发送的时间是否加1秒发送。

按“移位”键循环设置“0”、“1”。

“0”为不加，“1”为加1秒。

设置完成后，按“确认”键存储，两秒后自动退出菜单。

E．菜单的最后一项显示装置接收到的有效卫星个数。

如装置目前接收到4颗有效卫星，LED显示：

PLANE04。

装置在两秒后自动退出菜单。

如需设置几个或全部菜单项，可在菜单项都设置完成后，最后按“确认”键存储，装置在两秒后自动退出菜单。

5．装置的串行输出接口

1）通讯波特率:

1200、2400、4800、9600可选，见上节操作说明。

2）数据格式:

信息位8位，一位起始位，一位停止位，异或非校验，校验帧头之后校验字节之前的时间数据,ASCⅡ码。

3）信息格式:

每秒发送一次，格式为:

＜Ｓ＞＜Ｔ＞DDDDDDDDDDDDDDD＜Ａ＞

↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑

桢桢时时分分秒秒日日月月年年年年校标

头头十个十个十个十个十个千百十个验准

位位位位位位位位位位位位位位字时

节结

束

其中，与秒脉冲（PPS）的前沿对齐。

例如:

现在是2002年6月13号18点45分36秒，则发送信息格式为:

ST18453613062002A。

如果装置刚上电或装置失去同步,则装置的信息格式里将不出现<Ｓ>码,即以<Ｔ>为桢头的格式表示输出的信息未经同步,以<Ｓ><Ｔ>为桢头的格式表示输出的信息为同步后的标准时间。

4）串行输出接口引脚如图9所示：

RS-232C接口RS-422/485接口

图9K806串行输出接口

八、NTP时间服务器设置

NTP时间服务器在使用前需要进行相关参数设置，可以通过以太网口远程登陆进行设置服务器的IP地址及工作方式。

1、缺省IP地址

网络时间服务器出厂时IP地址设备为192.168.0.5，请将需校时的客户端设为同一网段。

2、参数设置

可以在windows的run菜单里输入“telnet192.168.0.59999"进行远程设置，注意5和9999间有一个空格。

其中9999端口号是网络时间服务器专门用于远程管理的TCP端口，进入设置界面。

***NTS***

SerialNumber7453876MACaddress00:

03:

B9:

74:

D2:

74

Softwareversionv04.4（010817）

PressEnterforSetupMode

按回车键

***basicparameters

Hardware:

EthernetAutodetect

IPaddr192.168.0.5,nogatewayset

***Channel1***

Baudrate2400,1/FMode4C

***NTSparameters***

Antennatype:

NMEA0183

NTPRef.Identifier:

"GPS"

SendNTPdatagramevery001minutes

SendNTPdatagramto:

000.000.000.000

Secondpulseisenabled

SendUDPdatagramtoPort0000every000minutes

UDPdatagramdisabled

ChangeSetup:

0Serverconfiguration

1Channel1configuration

2NTSconfiguration

7Factorydefaults

8Exitwithoutsave

9Saveandexit

Yourchoice?

注意：

MACaddress00:

03:

B9:

74:

D2:

74为NTP服务器模块的MAC地址，具有唯一性，此地址出厂前粘贴在RJ45口旁边，须保留，以备将来维护使用。

（1）0Serverconfiguration（基本设置）

选择0时设置网络时间服务器的基本参数设置。

网络设置

IP地址，子网掩码，网关等，注意IP地址在局域网内必须是唯一的,子网掩码为bit0的位数（见后面的子网掩码表）。

对于不需修改的选项直接按回车键即可。

Telnet密码

为远程登录端口9999提供密码保护，该密码最长4位，有密码时在使用telnet时首先会给出输入密码的提示。

（2）1Channel1configuration（串行口一设置）

选择1时设置网络时间服务器的串口的工作参数。

波特率．

有效的波特率为：

1200，2400，4800，9600,输入错误时网络时间服务器会给出提示。

模块波特率设置应与GPS设备串口的波特率一致。

接口模式．

默认为4C，直接按回车键即可。

（3）2NTSconfiguration（NTS设置）

选择2时设置网络时间服务器的NTS设置。

SNMPmanagerIPaddr1.直接按回车键。

设置SNMP网络服务器的IP地址，按Y后可设置IP地址。

（可以设置2个SNMP网络服务器的IP地址）

SyslogIPaddr1.直接按回车键。

用UNIX系统来监控网络时间服务器工作状态的IP地址。

以下四种状态可被记录：

-NTSstartup

-NTSsync'ed

-NTSunsynch'ed

-NTSsign.Lost

Enablesecondpulse输入Y后，直接按回车键。

秒脉冲使能。

使能之后使用秒脉冲作为0ms基准，禁止之后使用串口第一个字节作为0ms基准。

ChangeSNTPRef.Identifier"GPS"直接按回车键。

改变SNTP标志。

可输入4位标志不同的GPS时钟源。

SendNTPdatagrameverynminutes,0todisable直接按回车键。

NTP数据包发送时间间隔，使能之后可以输入广播或组播地址。

EnterUDPPort（hex2711）,0todisable直接按回车键。

自定义的时间数据包的UDP端口号。

请设置为0，即不允许发送。

（4）7Factorydefaults（恢复出厂设置）

选择7后将所有的参数恢复成出厂值，但IP地址，子网掩码和网关保持不变。

（5）8Exitwithoutsave（不保存退出）

选择8后前面的修改都将无效，网络时间服务器将重启。

（6）9Saveandexit（保存并退出）

选择9后保存前面的参数修改，退出并重启网络时间服务器。

九、客户端设置

1、Win9X/NT/Me操作系统

软件安装：

运行光盘中的d4time43，安装到需校时的计算机。

安装及使用说明：

安装客户端：

双击d4time43.exe图标。

出现欢迎对话框，询问是否关闭其它应用程序并安装Dimension4v4.3客户端，点击“continue”按钮，表示安装开始；

出现如下图所示的选择安装路径界面，点击“Next”继续安装；

安装完成后，点击：

“开始菜单”－－“程序”－－“Dimension4”执行客户端校时程序，先进行客户端配置。

用户界面如下图所示：

添加局域网NTP服务器：

点击“Add”，在Server处输入NTP服务器的IP地址（不要选择Server列表中的服务器），Protocol选SNTP；

选择运行模式：

选中“LoadDimension4atstartup”（开机时自动运行Dimension4）；

选中“Onceloaded,waituntilonline”（运行后等候直至网络接通，即所谓在线）；

选中“Startminimized”（运行后窗口最小化）

选中“Hidewhenminimized”（最小化后隐藏任务，即最小化后不在任务栏上显示）；

选中“Displayiconintray”（在任务栏右侧的系统托盘显示图标）；

根据需要设置校时间隔时间，即选中Every项并设置好实际时间值，例如上例中为每隔64秒校时一次（设为60至600秒为好，即间隔60－600秒向NTP服务器请求一次时间服务）。

“Maximumcorrection”项可不选。

点击“OK”按钮完成客户端配置并首次连接指定NTP服务器进行校时。

Dimension4当前运行状态不如NetTime的指示明显（NetTime如失去与NTP服务器的联系，则系统托盘处显示的NetTime图标上会出现一个红色的叉，表示运行不正常），可检查Dimension4对话框下部的Synchronized所指示的前次校时时间及Currentstatus，从而可看出Dimension4运行是否正常。

当“LoadDimension4”和“Onceloadeduntilonline”选中，每次开机后等候一小段时间Dimension4即自动开始校时。

２、Win2000操作系统

采用Microsoft公司的W32Time工具包作为客户端。

（1）停止W32Time服务

在命令行格式下停止W32