[发明专利]一种海底观测网观测仪器的时间同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海底观测网观测仪器的时间同步方法，尤其是一种基于NTP和PTP技术的海底观测网观测仪器的时间同步方法。

背景技术

海底观测网络是地球系统的第三个观测平台，观测平台中的关键观测点即是接入海底观测网的多样化的观测仪器，这些观测仪器对海洋科学研究、资源勘探、环境保护、灾害预防等方面有着非常重要的作用，对这些观测仪器采集到的各种环境信号给予精确的时间戳，对于在陆地上进行相应的数据处理和分析意义重大。

由于处在深海区域的观测仪器无法安装天线来接收GPS卫星信号和北斗卫星信号，因此就只能将时间信号从岸基经由光电复合缆传输至海底，远距离的时间信号传输要求系统提供的时间信号的高精度性，多样化的观测仪器要求系统提供的时间信号的多样化。

发明内容

本发明的目的是提供一种海底观测网观测仪器的时间同步方法，以实现对接入海底观测网的观测仪器的时间同步。

为达到上述目的，本发明拟采用的技术解决方案是：

本发明的海底观测网观测仪器时间同步方法，是一种基于NTP和PTP技术的时间同步方法，包括以下步骤：

(1)主接驳盒的PTN设备输出的NTP同步信号和PTP同步信号经电缆传输至次接驳盒的二层交换机。

(2) 二层交换机将输入的NTP同步信号和PTP同步信号分为N+1路输出，N为正整数，其一路PTP同步信号输入至PTP从时钟并被解码出与UTC时间偏差在200ns以内PPS信号后，输入至内置晶振的PPS分配放大器，其余N路每路同时输出NTP同步信号和PTP同步信号；

(3) PPS分配放大器将输入的PPS信号分配放大为M路PPS信号，M为正整数，M=N；

(4) PPS分配放大器输出的M路PPS信号分别与二层交换机输出的N路NTP同步信号和PTP同步信号一一对应，并通过电缆传输至P个观测仪器，P为正整数，P=M=N；

(5) 每个观测仪器中的隔离电路对输入的PPS信号进行隔离处理，通过放大电路进行放大处理后输入至观测仪器主控单元，和输入观测仪器主控单元的NTP同步信号或PTP同步信号进行联合解码实现时间同步：当观测仪器支持NTP协议，则通过NTP同步信号和PPS信号联合解码实现微秒级时间同步；当观测仪器支持IEEE1588 v2协议，则通过PTP同步信号进行解码实现微秒级时间同步。

本发明步骤（1）中，所说的主接驳盒的PTN设备和次接驳盒的二层交换机均是支持IEEE1588 v2协议的网络传输设备，工作在边界时钟的模式。

本发明中，内置晶振的PPS分配放大器在PTP同步信号失效后可以进行守时，守时精度为5×10^-10/天。

本发明中，所说的观测仪器是接入海底观测网络实时在线观测和数据采集的设备，例如地震仪、采样器、温盐深剖面仪、深海摄像机等。

上述的PTP从时钟是指采用IEEE1588 v2协议与GPS卫星信号或北斗卫星信号进行时间同步的工作在Slave模式下的时间服务器；NTP同步信号是由RFC1305协议定义的时间同步信号；PTP同步信号是由IEEE1588 v2协议定义的时间同步信号；PPS信号是一种周期为1s的方波信号，方波信号的上升沿与世界协调时（UTC）在整秒时刻是对齐的，误差在200ns内。

本发明的有益效果是：本发明的海底观测网观测仪器的时间同步方法中，在次接驳盒内通过PTP从时钟对PTP同步信号进行解码输出PPS信号提供给观测仪器，可增加海底观测网时间信号的多样性；在次接驳盒内将PTP从时钟输出的PPS信号进行分配放大，实现了1路PPS信号拓展至多路，观测仪器无需再进行PTP同步信号解码即可获得高精度PPS信号，可降低观测仪器造价；观测仪器对接收到的PPS信号进行隔离放大处理，提高了PPS信号远距离传输之后的驱动能力。

附图说明

图1是海底观测网观测仪器的时间同步系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做详细的说明。

参照图1，海底观测网观测仪器的时间同步方法，包括以下步骤：

(1)主接驳盒的PTN设备输出的NTP同步信号和PTP同步信号经电缆传输至次接驳盒的二层交换机；这里，主接驳盒的PTN设备是支持IEEE1588 v2协议的网络传输设备，工作在透明时钟的模式，对PTP同步信号在PTN内的排队时延进行计算并补偿；次接驳盒的二层交换机是支持IEEE1588 v2协议的二层交换机，工作在边界时钟的模式。