一种基于NTP和卫星时钟的LKJ校时方法及装置与流程

一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法及装置
技术领域
1.本发明涉及铁道科学技术领域，更具体的说，涉及一种基于ntp(网络时间协议)和卫星时钟的lkj校时方法及装置。


背景技术：

2.列车运行监控装置(简称lkj)，是我国自主研发的列车速度控制系统，具有防止列车冒进信号、运行超速和辅助司机提高操纵能力等功能，是中国列车运行控制系统体系的重要组成部分和重要行车设备。
3.准确的系统时钟是lkj设备实现控制功能和事件分析的基准。因此，每次对lkj设备进行出入库检测时，需要对lkj设备的系统时钟进行检测，当lkj设备的系统时钟出现较大误差时，需要对lkj设备的系统时钟进行校时。
4.当前采用的lkj设备校时的技术包括专用校时器校时、人工校时和bd/gps校时。
5.使用专用校时器校时，需在每一个出库点，选择卫星信号好的地方，在地面安装标准时间系统母钟。标准时间系统母钟的输入端接入bd/gps天线，通过bd/gps系统获取准确的时间，操作人员在机车出库作业时，通过标准时间系统母钟给专用校时器进行校时，然后操作人员拿着专用校时器，登上机车，使用专用校时器对lkj设备进行校时。该方法存在如下缺陷：
6.1)在地面部署标准时间系统母钟时，需选择空旷、无遮挡、卫星信号好的地方；
7.2)该校时方法需要人工参与，并且环节复杂，费时费力，容易发生漏校的情况；
8.3)只能在操作人员进行检测作业时进行校时，无法解决在校时后由于lkj设备失效产生时间错误的问题，该校时方法不具备实时性。
9.采用人工校时方法时，操作人员在机车出库检测时，通过lkj的显示器提供的操作界面，人工对lkj时间进行设定。该方法存在如下缺陷：
10.1)没有基准时间，容易出现误差较大的情况；
11.2)该校时方法完全依赖于人工的参与，容易发生漏校的情况；
12.3)只能在操作人员进行检测作业时进行校时，无法解决在校时后由于lkj设备失效产生时间错误的问题，该校时方法不具备实时性。
13.采用bd/gps校时方法时，由车载天线和车载主机构成车载终端。车载天线持续的接收bd/gps的信号，车载主机对信号进行解调和处理，采集当前的bd/gps时间，在通过通信链路输出给lkj主机，当lkj主机判断本机时间与bd/gps时间差规定的值时，lkj主机采用当前的bd/gps时间来校正本机时间，该方法能减少人工参与，解决漏校问题，但采用该方法校时最突出的缺陷就是校时的时间的准确性完全依赖于采集的bd/gps时间的准确性，而bd/gps信号收天气、环境等影响较大，当bd/gps收到信号干扰、数据通信误码或者计算错误时，可能会导致输出错误的时间信息，从而导致lkj校时出现错误。


技术实现要素：

14.本发明的目的是提供一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法及装置，解决现有技术的lkj校时实时性、准确性、可靠性低的问题。
15.为了实现上述目的，本发明提供了一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法，包括以下步骤：
16.步骤s1、从ntp服务器获取时间，从卫星时钟获取时间；
17.步骤s2、将从ntp服务器获取的时间，与从卫星时钟获取的时间进行比对，如果比对一致，则作为准确时间进入步骤s3，否则进入步骤s1；
18.步骤s3、如果判断当前lkj的系统时钟误差超过一定范围，利用准确时间对lkj进行校时。
19.在一实施例中，所述步骤s1，从ntp服务器获取时间，进一步包括：
20.依次与数个ntp服务器进行通信交互直至成功获取时间。
21.在一实施例中，所述步骤s1，从ntp服务器获取时间，进一步包括：
22.通过无线通信网络与ntp服务器进行通信交互。
23.在一实施例中，所述步骤s1中，从卫星时钟获取时间，进一步包括：
24.从bd/gps的时钟获取时间。
25.为了实现上述目的，本发明提供了一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时装置，包括车载校时设备和车载天线：
26.所述车载天线，安装在机车外部，接收卫星信号和ntp服务器的通讯信号；
27.所述车载校时设备，通过车载天线接收到的卫星信号，采集卫星信号的时间信息，通过车载天线接收到的ntp服务器的通讯信号，采集ntp服务器的时间信息，对采集到的卫星时钟时间和从ntp服务器获取的时间进行比对，以获得准确时间，如果判断当前lkj的系统时钟误差超过一定范围，通过对lkj进行校时。
28.在一实施例中，所述车载校时设备，依次与数个ntp服务器进行通信交互直至成功获取时间。
29.在一实施例中，所述车载校时设备，设置有无线通信模块，与ntp服务器进行通信交互。
30.在一实施例中，所述车载校时设备，安装有bd/gps模块，解调接收到的卫星信号，采集bd/gps的时间信息。
31.在一实施例中，所述车载校时设备，数量不少于2个，相互之间进行时间比对，实现冗余备份。
32.本发明提出的一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法及装置，能够有效解决现有方法的缺陷，为lkj提供可靠、准确、连续的时间信息，大大减少人工的参与，实现自动化的校时作业，方便、满足现场运行条件，具备高可靠性，提高生产效率，降低行车安全风险。
附图说明
33.本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
34.图1揭示了根据本发明一实施例的基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法流程图；
35.图2揭示了根据本发明一实施例的ntp通信流程图；
36.图3揭示了根据本发明一实施例的lkj校时流程图；
37.图4揭示了根据本发明一实施例的基于ntp和卫星时钟的lkj校时装置的示意图；
38.图5揭示了根据本发明一实施例的车载校时设备的结构图。
39.图中各附图标记的含义如下：
40.410 机车；
41.411 车载天线；
42.412 车载校时设备；
43.413 列车运行监控装置；
44.421 ntp服务器；
45.422 ntp服务器；
46.42n ntp服务器；
47.430 bd/gps卫星；
48.440 无线通信网络；
49.510 应用程序；
50.520 操作系统；
51.530 主处理器；
52.541 bd/gps模块；
53.542 无线通信模块；
54.543 can接口；
55.544 以太网接口；
56.545 存储器。
具体实施方式
57.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。
58.随着无线通信技术和bd/gps卫星通信技术的发展及其在铁路上的快速应用，本发明提出的一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法及装置，涉及利用无线通信技术、bd/gps卫星通信技术，利用移动通信网络(5g/4g/3g)从ntp服务器获取时间，并与从bd/gps卫星获取的时间进行比较，保证时间信息的准确可靠，利用相关通信技术对lkj设备进行校时，保证lkj设备时间的准确性。
59.图1揭示了根据本发明一实施例的基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法流程图，如图1所示的本发明提出的一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法，包括以下步骤：
60.步骤s1、从ntp服务器获取时间，从卫星时钟获取时间；
61.步骤s2、将从ntp服务器获取的时间，与从卫星时钟获取的时间进行比对，如果比对一致，则作为准确时间进入步骤s3，否则进入步骤s1；
62.步骤s3、如果判断当前lkj的系统时钟误差超过一定范围，利用准确时间对lkj进行校时。
63.更进一步的，依次与数个ntp服务器进行通信交互直至成功获取时间。
64.更进一步的，通过无线通信网络与ntp服务器进行通信交互。
65.无线通信网络包括5g/4g/3g(第五/四/三代移动通信系统)网络。
66.更进一步的，在本实施例中，从bd/gps的时钟获取时间。
67.尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
68.图2揭示了根据本发明一实施例的基于ntp和卫星时钟的lkj校时装置的示意图，如图2所示，本发明提出的一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时装置，包括车载校时设备412和车载天线411：
69.所述车载天线411，安装在机车410外部，接收卫星信号和ntp服务器的通讯信号；
70.所述车载校时设备412，通过车载天线411接收到的卫星信号，采集卫星信号的时间信息，通过车载天线411接收到的ntp服务器的通讯信号，采集ntp服务器的时间信息，对采集到的卫星时钟时间和从ntp服务器获取的时间进行比对，以获得准确时间，如果判断当前对lkj列车运行监控装置413的系统时钟误差超过一定范围，利用准确时间对lkj列车运行监控装置413进行校时。
71.更进一步的，车载天线411，安装在机车410的车顶，用来接收bd/gps卫星430的卫星信号和无线通信网络440的5g/4g/3g信号。
72.图3揭示了根据本发明一实施例的车载校时设备的结构图，如图2和图3所示，车载校时设备412，安装有bd/gps模块541，解调接收到的卫星信号，采集bd/gps卫星430的时间信息；
73.车载校时设备412，安装有无线通信模块542，具备5g/4g/3g无线通信功能，拨号联网后，可与地面的ntp服务器进行通信交互，从ntp服务器获取准确的时间。
74.车载校时设备412，安装有主处理器530，主处理器530中安装有应用程序510和操作系统520。
75.车载校时设备412，如果判断当前对lkj列车运行监控装置413的系统时钟误差超过一定范围，通过can接口543或者以太网接口544对lkj进行校时。
76.lkj列车运行监控装置413，通过can接口543或者以太网接口544采集lkj校时设备412发送的校时请求，对本地的系统时钟进行修改并通过存储器545对该事件进行记录。
77.ntp(network time protocol，网络时间协议)服务是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟，gps等等)做同步化，它可以提供高精准度的时间校正(lan上与标准间差小于1毫秒，wan上几十毫秒)，且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。时间按ntp服务器的等级传播。
78.地面ntp服务器可以采用国内常用的公共ntp网络时间服务器，可以减少部署和后期维护的成本。
79.车载校时设备412可以同时和多个ntp服务器进行通信交互，如ntp服务器421、ntp服务器422，...ntp服务器42n等，来提高系统的可靠性和可用性。
80.更进一步的，为提高校时的准确性和可靠性，车载校时设备412数量不少于2个，相
互之间进行时间比对，实现冗余备份。
81.可选的，车载校时设备412可采用双套冗余，双套之间对采集的时钟源进行比对，可提高时钟源的准确性，而且采用冗余方案，在某一个车载校时设备412出现故障时，也能实现lkj校时的功能，提高了系统的可靠性。
82.本实施例提出的基于ntp和卫星时钟的lkj校时装置，实现lkj校时的业务流程可以分为ntp通信流程和lkj校时流程。
83.图4揭示了根据本发明一实施例的ntp通信流程图，如图4所示，从ntp服务器获取时间的ntp通信流程，进一步包括以下步骤：
84.步骤s101、选择第一个ntp服务器421；
85.步骤s102、从ntp服务器获取时间，判断是否获取成功，如果是则进入步骤s103，如果否则进入步骤s104；
86.步骤s103、采用ntp服务器获取时间来更新车载校时设备412的系统时间，ntp通信成功，流程结束；
87.步骤s104、判断所有ntp服务器是否通信完毕，如果否，则选择下一个ntp服务器进入步骤s102，如果是则ntp通信失败，流程结束。
88.图5揭示了根据本发明一实施例的lkj校时流程图，如图5所示，lkj校时流程，进一步包括以下步骤：
89.步骤s201、判断从bd/gps卫星430是否采集到有效的时间信息，如果是则进入步骤s202，否则进入步骤s302；
90.步骤s202、判断从ntp服务器获取时间是否成功，如果是则进入步骤s203，否则进入步骤s302；
91.步骤s203、判断从bd/gps时间与车载校时设备412的系统时间是否一致，如果是则进入步骤s204，否则进入步骤s302；
92.步骤s204、判断当前lkj时间误差是否超过一定范围，如果是则进入步骤s301，否则进入步骤s302；
93.步骤s301、对lkj进行校时；
94.步骤s302、流程结束。
95.本发明提出的一种基于ntp和卫星时钟的lkj校时方法及装置，具体具有以下有益效果：
96.1)采用先进的无线通信技术，充分发挥运营商5g/4g/3g网络覆盖范围广、速率高、时延低的特点，可以实时的通过ntp协议从公共的ntp服务器获取准确的时钟信息；
97.2)采用ntp时钟和bd/gps时钟相互校验的方式，保证了时钟源的准确可靠；
98.3)通过ntp和bd/gps来采集实时的、连续的时钟信息，可对lkj系统时钟进行实时的校正，整个过程无需人工参与，全部自动完成，提高了铁路作业效率。
99.本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
100.本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性
逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
101.结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
102.结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd
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rom、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。
103.在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd
‑
rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
104.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
105.上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本
发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。