一种基于GPS的校时系统

摘 要：为了实现车站到发通告系统中主站时间的高精度校正,介绍了一种基于gps的时间校正系统。在分析了GPS系统的特点及其时间同步原理的基础上,采用GPS接收模块GSU-36AF设计了硬件电路,并给出了软件实现及其工作过程。实验结果表明,GPS校时系统工作正常、性能稳定,能够提供精确的时间,具有良好的应用前景。

关键词：校时；GPS；GSU-36AF；高精度

Time Correcting System Based on GPS

WANG Jiupeng,SHANG Chunyang

(Institute of Information and Electromechanical,Xi′an Jiaotong University,Xi′an,710049,china)オ

Abstract：In order to correct time precisely in announcement system of station,a time correcting system based on GPS is introduced.The characteristics of GPS and principle of time synchronization are analysed,GSU-36AF module is used to design hardware circuit,software implementation and work process are also given.The experimental results indicate that the time correcting system based on GPS works well with stable performance and has a promising application prospect in providing precise time data.

Keywords：time correcting;GPS;GSU-36AF;high precisionオ

随着列车速度地不断提高,行车间隔越来越短,对列车的监测和调度提出了更高的要求。为了保证火车站系统时间的一致性,需要定时对到发通告系统中主站计算机终端时间进行校正。使用GPS的校时系统具有安装方便、成本低廉、精度高的特点,是一种理想的实现方式。

1 到发通告系统

1.1 到发通告系统介绍

到发通告系统仅是火车站信息化系统中的一部分,其他它主要在车站原有基本信息系统的基础上完成对车次到发自动显示和其他相关系统的整合统一,以达到资源共享,真正实现车站的自动化办公。因为到发通告系统主要针对列车的运行状态以及列车的早晚点等业务进行处理,所以必须保证各个安装点的终端时间一致。

1.2 系统总体结构

系统主要安装在车站原有的硬件设备点和各个独立系统的安装点处,图1给出了各个物理模块的具体关系。

1.3 系统工作流程

信号楼中的通讯程序首先取得站场数据,进行协议解析、整理,并将数据存入网络中心的数据库服务器中,然后通知各终端,同时网络中心的GPS校时模块亦会将其时间数据通过广播形式发送到各个终端,对终端进行时间校准。信号楼到发通告采集与控制软件根据实时站场数据,分析出列车到站发车状态,完成列车自动接发车,以及列车早晚点、股道站台更改等功能；同时在信号楼的站场图显示LED大屏上实时显示站场情况；各终端接收到有新数据到达的消息后,查询数据库最新数据,在到发通告终端软件界面和站场图显示软件界面上显示列车的最新到发信息；而进站口,出站口和候车室的各个LED指示牌在接收到新数据到达消息后都会予以显示；同时会有语音提示列车的最新到发信息［1］。

2 GPS系统

[BT3]2.1 GPS简介

GPS(Global Positioning System,全球定位系统)是上世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的以卫星为基础的无线电导航定位系统,能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间,被广泛应用在动态的导航定位、静态的测绘定位、精密的定时和时间同步等领域。

[BT3]2.2 GPS系统组成

GPS系统主要由三部分组成［2］,即空间部分、地面控制部分和用户部分。其相应的功能如下:

(1) 空间部分：由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成,基本功能是接收由地面监控站发来的导航信息和控制指令,并进行相应的数据处理,通过星载的高精度铯钟和铷钟提供精密的时间标准,向用户发送定位信息,在地面监控站的指令下,通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。

(2) 地面控制部分：负责监控GPS系统的工作,测量和计算每颗卫星的星历,编辑成电文发送给卫星,然后由卫星实时地播送给用户。控制部分包括1个主控站、5个监控站和3个注入站。主控站负责收集各监控站送来的跟踪数据,计算卫星的轨道和钟差参数并发送至各注入站。监控站装配有P码接收机和精密时钟,对所接收的卫星进行连续的P码伪距跟踪测量,并将间隔为1.5 s的观测结果采用平滑的方法,每隔15 min将获得的结果数据传送至主控站。注入站主要的功能是将主控站发送来的卫星星历和钟差信息,每天一次地注入到卫星的存储器中。

(3) 用户部分：用户部分即GPS接收机,其结构分为天线单元和接收单元两大部分:天线单元由接收天线和前置放大器组成,要求具有高增益、低噪声系数、大的动态范围；接收单元包括:通道部分,接收来自天线单元的信号、经过处理实现对GPS信号的跟踪、锁定、测量,提供计算位置的数据信息；计算和显示部分,工作开始时进行自检、根据采集的星历数据和伪距测量计算接收机的三维坐标和速度、进行人机对话,输入观测参数及其他指令；存储部分用于存储输入的各种数据。