[发明专利]一种播出控制机高精度授时与守时系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种播出控制机的高精度授时与守时的系统和方法，是一种保证电视台节目播出时间精度和播出安全的方法。

背景技术

播出时钟系统的精确性和稳定性，是整个播出系统实现高精度控制的基础。由于播出控制机本身的操作系统时间，受到主板CMOS电池等因素的影响，存在时间漂移的问题，正常情况下日均误差不超过2秒。但是，当CMOS电池失效后，最大误差可达数十秒。播出系统的播出控制要求达到帧精度（25帧/s、40ms/帧），因此播出控制机的系统时间不能够作为自动播控程序的时间基准。自动播控程序需按照标准时间进行控制，故要求自动播控程序能够读取标准时间，并以此作为时间基准进行节目长度计时和准确切换。

目前，电视台播出系统普遍采用GPS卫星时钟作为播出系统的标准时间。但是传统的授时系统存在以下一些问题：

1.由于GPS卫星时钟信号可能会受到磁场、天气等因素的影响，导致时钟信号丢失，而播出控制机本地系统时间又存在时间漂移，导致播出时间不精确。

2.由于GPS卫星信号接收装置的一些原因或其他一些原因，极端情况下会发生时间以及日期的跳变，直接导致播出系统中严重的时间混乱，这种情况非常危险，会导致非常严重的播出事故。

所以，电视台播出系统中非常需要一种高精度的授时和守时系统用来保障播出安全。

发明内容

为解决现有方案中技术的问题，本发明提出一种播出控制机高精度授时与守时系统和方法。所述的系统使用导航卫星时钟作为标准时间，通过专用的设备作为服务端，将卫星上的标准时钟信号转换为网络时钟信号，网内的众多客户端定时向服务端获取时钟信号，并以此校对客户端的系统时间。同时，在客户端内安装了高精度的守时同步装置，该守时同步装置具有防止时钟跳变和高精度守时的功能，以确保播控程序应用时间的高精确性。

本发明所述的系统主要包括高精度的授时系统和高精度的守时系统。其中高精度的授时系统包括：主卫星接收装置、备卫星接收装置、主授时服务端、备授时服务端、多个播控工作站（含授时客户端软件）；高精度的守时系统包括播出控制机、授时客户端软件、授时同步装置和播控程序。

第一，高精度授时系统。

在高精度授时系统中，GPS天线和GPS卫星时钟接收装置以及授时服务端获取GPS时钟信号，作为系统的标准时间，考虑到系统安全性，采用主备两套完全独立的设备，为播出系统提供两个独立的标准时间。高精度授时系统中的主要特点有：

1.主备的网络授时机制。

播出系统网络中部署在众多播出控制机上的授时客户端定期（可配置，一般为30秒）向主授时服务端获取标准时间，并以获取的标准时间作为参考，校对本播出控制机的系统时间。如果主授时服务端未响应，授时客户端则向备服务端获取标准时间，如果备服务器也未响应，则授时客户端发出提示，报告主备授时服务端均无法提供标准时间。

2.授时客户端具备防跳变功能。

由于在一些极端情况下授时服务端的时钟会出现严重跳变，如果授时客户端不做甄别，直接以授时服务端的时间作为标准时间参考校时的话，可能会出现严重的问题。为此，授时客户端在与授时服务端校时是还需要将授时服务端时间与授时客户端时间进行对比，如果两个时间的误差大于某一数值（可配置，一般为3秒，因为每30秒钟授时客户端就会向授时服务端申请一次校时，正常情况下30秒内授时客户端与授时服务端的误差不会是大于1秒），授时客户端就不进行校时。这样可以有效的防止授时服务端的时间非正常跳变带来的影响。

3.利用NTP网络授时协议，实现高精度的网络授时。

在授时客户端向授时服务端发送授时请求时，使用的是NTP协议，其过程包括：

授时客户端首先向授时服务端发送一个授时包，所述的授时包中含了该包离开授时客户端时间戳T1。

授时服务端接收到授时包后，依次填入所述授时包到达的时间戳T2、所述授时包离开的时间戳T3，然后立即把所述授时包返回给授时客户端。

授时客户端在接收到回复的授时包时，记录所述回复的授时包返回的时间戳T4，授时客户端根据公式：

 

 计算出往返延迟时间d及授时客户端与授时服务端之间的时间偏差t。

则授时客户端在接收到一个时间戳为T4的授时包时，授时客户端本地标准时间应为：T4+t。

利用上述原理可以实现授时客户端和授时服务端的高精度授时。每个授时客户端分别和授时服务端通讯，利用NTP网络授时协议，实现本机高精度的网络授时。