路输送给NTP服务器。NTP服务器，移植入Linux操作系统的ARM处理器，修改ARM 处理器的网卡驱动程序，移植NTP协议于网卡驱动处，减少处理器对NTP报文加盖时间戳的 延迟；同时ARM处理器与GPS卫星授时模块连接在一起，将GPS输入的信息解析，获取标准 时间并更新本地时间，服务器通过基于ARM嵌入式平台的Internet网络接口RS45网线连 接到无线路由器上。硬件守时模块，采用高速的FPGA作为处理器以及高精度恒温晶振为基 础电路，不断获取NTP服务器获取的最新时间，保证服务器在未获取卫星时间或者网络时 间，NTP服务器可从硬件守时模块获得可靠时间；客户端模块，手机客户端以及嵌入式客户 端连接到NTP服务器所在局域网，采用改进的NTP算法实时获取服务器时间并更新本地时 间。
[0046] 如图2和图3所示，一种基于上述基于ARM的网络时钟同步系统的网络时钟同步 方法，具体步骤为：
[0047] 1)GPS授时模块根据超时授时算法，间隔3s采用一站单机授时极快获取卫星时间 信息，并通过接口电路输送至NTP服务器；
[0048] 2)NTP服务器将从GPS授时模块获取的信息解析，提取时间信息，并将其转化为标 准时间格式，校准本地系统时间；NTP服务器采用卫星失步算法，若NTP服务器在30s内未 接收到GPS时间信息，则从硬件守时模块获取时间；
[0049] 3)若NTP服务器时间有更新，硬件守时模块获取服务器最新更新的时间，采用恒 温晶振以及FPGA处理器保持时间可靠计数；
[0050] 4)客户端发送一个NTP消息给NTP服务器，该NTP消息带有它离开客户机时的时 间戳T1 ;
[0051] 5)当上述NTP消息到达服务器时，服务器加上自己的时间戳T2 ;
[0052] 6)服务器再发送包括时间戳T2的NTP消息给客户机，此时再附加上它离开服务器 时的时间戳T3 ;
[0053] 7)当此NTP消息到达客户端时，客户端记录此时的时间戳T4。
[0054] 8)客户端同时记录往返传输延迟时间ts，若ts大于10ms，贝lj丢弃该NTP包，否则 进行下一步；
[0055] 9)由步骤4)至7)并根据NTP校时算法可得服务器和客户端之间的时间偏差t、 两者之间单程的网络传输时间d:
[0056]
[0057] d= (T2-T1) + (T4-T3)
[0058] 10)对步骤9)中计算的多个结果时间偏差t进行滤波，滤除传输时延较大的数据 包，采用滤波后的时间偏差t或滤波后的多个时间偏差t的算术平均值校正本地客户端系 统时间。
[0059] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于ARM的网络时钟同步系统，其特征在于，包括： GPS卫星授时模块、NTP服务器、硬件守时模块、客户端模块； GPS卫星授时模块，用于获取卫星时间信息； NTP服务器，用于解析获取的卫星时间信息，提取并转化为标准格式时间；还用于根据 硬件守时模块获取时间信息； 硬件守时模块，用于NTP获取服务器最新更新的时间，并保持时间可靠计数，为NTP服 务器提供时间； 客户端模块，用于接收NTP服务器提供的时间。2. 根据权利要求1所述的系统，所述GPS卫星授时模块包括主机、以及与主机连接的天 线和输出接口电路。3. 根据权利要求1所述的系统，所述NTP服务器包括嵌入式ARM处理器模块和网络接 口模块，所述ARM处理器模块包括复位电路、晶振电路、电源电路、JTAG仿真接口电路、LCD 接口电路和I/O接口电路。4. 根据权利要求3所述的系统，所述ARM处理器为移植入Linux操作系统的ARM处理 器，所述ARM处理器的网卡驱动程序为移植入NTP协议的网卡驱动程序。5. 根据权利要求1所述的系统，，所述ARM处理器与GPS卫星授时模块连接。6. 根据权利要求1所述的系统，所述硬件守时模块包括FPGA处理器、恒温晶振、秒脉冲 和时标输出接口电路。7. -种基于权利要求1至6所述的任一网络时钟同步系统的网络时钟同步方法，具体 步骤为： DGPS授时模块根据超时授时算法，间隔3s采用一站单机授时极快获取卫星时间信 息，并通过接口电路输送至NTP服务器； 2. NTP服务器将从GPS授时模块获取的信息解析，提取时间信息，并将其转化为标准时 间格式，校准本地系统时间； 3) 若NTP服务器时间有更新，硬件守时模块获取服务器最新更新的时间，采用恒温晶 振以及FPGA处理器保持时间可靠计数； 4) 客户端发送一个NTP消息给NTP服务器，该NTP消息带有它离开客户机时的时间戳 Tl ； 5) 当上述NTP消息到达服务器时，服务器加上自己的时间戳T2 ; 6) 服务器再发送包括时间戳T2的NTP消息给客户机，此时再附加上它离开服务器时的 时间戳T3 ; 7) 当此NTP消息到达客户端时，客户端记录此时的时间戳T4。 8) 客户端同时记录往返传输延迟时间ts，若ts大于10ms，则丢弃该NTP包，否则进行 下一步； 9) 由步骤4)至7)并根据NTP校时算法可得服务器和客户端之间的时间偏差t、两者 之间单程的网络传输时间d :10)对步骤9)中计算的多个结果时间偏差t进行滤波，滤除传输时延较大的数据包，采 用滤波后的时间偏差t校正本地客户端系统时间。8. 根据权利要求7所述的方法，所述步骤2)中，NTP服务器采用卫星失步算法，若NTP 服务器在30s内未接收到GPS时间信息，则从硬件守时模块获取时间。9. 根据权利要求7所述的方法，所述步骤10)中对步骤9)中计算的多个时间偏差t进 行滤波，滤除传输时延较大的数据包，采用滤波后的多个时间偏差t的算术平均值校正本 地客户端系统时间。
【专利摘要】本发明公开了一种基于ARM的网络时钟同步系统及方法，该系统包括如下：GPS卫星授时模块,通过卫星在短时间内获取卫星时间信息；NTP服务器,利用带操作系统的嵌入式处理器作为服务器，将接收的时间报文转为标准格式，并校准本机时间；硬件守时模块,用于储存NTP服务器最近校准的时间；客户端模块,获取服务器时间，同步本地系统时间。本发明提供实现简单，在局域网内为分布式时钟提供简便、快速、精确的时间校准，减小了由于互联网时间在传播过程的延迟等现象，保证了局域网内所有终端设备时间同步的准确性，具有设计合理、可靠性高、环境适应性强、体积小、使用方便、低功耗等特点。
【IPC分类】H04J3/06
【公开号】CN105187148
【申请号】CN201510504383
【发明人】尹勇, 孙千国, 夏烨, 许冬容, 胡佳洁, 张亚苹, 彭超前, 肖萌, 赵驰, 徐俊成
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月17日