氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)GPS時(shí)鐘授時(shí)的錯(cuò)誤分析研究

關(guān)宇飛

摘要：本文針對(duì)實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的GPS時(shí)鐘授時(shí)錯(cuò)誤進(jìn)行分析，探討解決辦法，并提醒檢查民航氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的GPS設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和系統(tǒng)配置。

關(guān)鍵詞：氣象自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)；GPS時(shí)鐘授時(shí)；錯(cuò)誤分析

中圖分類號(hào)：TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）11-0095-01

GPS時(shí)鐘授時(shí)廣泛應(yīng)用于需要精準(zhǔn)和同一時(shí)間的各種現(xiàn)代化設(shè)備和生活中，時(shí)間同步在科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮基礎(chǔ)作用。黑龍江空管分局氣象臺(tái)于2010年9月啟用了芬蘭VAISALA公司生產(chǎn)的自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，軟件版本為AVIMET 5.0 SP1，采用雙機(jī)熱備中央處理單元（CDUA和CDUB）。2015年底，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，新建跑道中間的大氣透射儀、增加雙機(jī)熱備中央處理單元（CDUC和CDUD）和系統(tǒng)軟件升級(jí)為AVIMET 7.2.4，目前該系統(tǒng)正試運(yùn)行中。系統(tǒng)使用的GPS時(shí)鐘是2010年建設(shè)時(shí)，由VAISALA公司提供的NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘服務(wù)器，安裝于黑龍江空管分局航管樓樓頂，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線路連接到自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)的交換機(jī)上，IP地址為192.168.1.99。安裝完成后，我們沒(méi)有對(duì)CDU和用戶工作站中配置的GPS對(duì)時(shí)功能進(jìn)行檢查。

1 錯(cuò)誤情況

氣象臺(tái)預(yù)報(bào)室電話通報(bào)設(shè)備室新的試運(yùn)行自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，值班機(jī)務(wù)員立即對(duì)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行故障排查，數(shù)據(jù)丟失的計(jì)算機(jī)有CDUC、預(yù)報(bào)工作站和維護(hù)工作站，其它數(shù)據(jù)正常。AVIMET 7.2.4診斷程序顯示各傳感器狀態(tài)正常；CDUC和CDUD出現(xiàn)TECH告警，CDUC數(shù)據(jù)丟失，而CDUD數(shù)據(jù)正常；CDUA和CDUB顯示各傳感器工作正常；AVIMET 5.0 SP1系統(tǒng)數(shù)據(jù)正常（CDUB為主用）。

CDUC和CDUD的告警信息為：“TIME DIFFERENCE DETECTED BETWEEN CDUC AND CDUD IS 95 SECONDS”，意思是檢測(cè)到CDUC和CDUD之間有95秒的時(shí)間差異。檢查CDUC和CDUD確實(shí)存在時(shí)間不同步問(wèn)題，CDUD時(shí)間正常，而CDUC時(shí)間要慢95秒。問(wèn)題解決只需對(duì)時(shí)時(shí)鐘不正確的CDUC就會(huì)恢復(fù)正常。在后續(xù)的檢查中，CDUA也出現(xiàn)GPS時(shí)鐘與本機(jī)時(shí)間慢95秒，并使用GPS時(shí)鐘進(jìn)行了對(duì)時(shí)的信息告警。

2 原因分析

使用Windows控制面板之管理工具中的事件查看器，查看Windows日志中的系統(tǒng)日志，如果對(duì)時(shí)成功則級(jí)別是“信息”，本次錯(cuò)誤的級(jí)別是“告警”，并提示了時(shí)間的差值。時(shí)間的滯后來(lái)源于GPS時(shí)鐘，并通過(guò)對(duì)時(shí)傳遞給CDUA和CDUC，從而造成AVIMET 7.2.4系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失。CDUA和CDUB同樣存在時(shí)間不一致，但并沒(méi)有丟失數(shù)據(jù)，廠家技術(shù)人員的答復(fù)是AVIMET 5.0的數(shù)據(jù)來(lái)源于主用的CDU，時(shí)間不一致時(shí)備用CDU并不會(huì)數(shù)據(jù)丟失，也就是備用依托于主用；而AVIMET 7.2.4主用和備用CDU各自獨(dú)立運(yùn)行，并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。

分析造成時(shí)鐘不正常的原因可能是通訊不正常或GPS信號(hào)接收不正常兩種可能。首先在命令提示符下使用“ping 192.168.1.99 -t”命令進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)檢查，時(shí)間均小于1毫秒，沒(méi)有丟幀現(xiàn)象，基本排除通訊不正常。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在出現(xiàn)該問(wèn)題期間，GPS時(shí)鐘安裝位置附近有施工，存在遮擋GPS衛(wèi)星信號(hào)的可能，從而GPS時(shí)鐘的數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題。

3 解決方法探討

3.1 檢查GPS衛(wèi)星信號(hào)

在GPS時(shí)鐘天線附近劃定區(qū)域，并設(shè)置醒目禁止進(jìn)入標(biāo)志，避免造成遮擋GPS衛(wèi)星信號(hào)的事件發(fā)生。

3.2 檢查GPS對(duì)時(shí)設(shè)置

在檢查中發(fā)現(xiàn)，廠家對(duì)CDU的對(duì)時(shí)設(shè)置存在問(wèn)題，有的采用Windows的默認(rèn)7天對(duì)時(shí)一次，有的對(duì)時(shí)對(duì)象錯(cuò)誤等，所以還是應(yīng)該仔細(xì)相應(yīng)配置，檢查步驟如下：

（1）先要確定GPS設(shè)備的IP地址，例如 192.168.1.99，地址要與交換機(jī)在同一網(wǎng)段下。（2）確認(rèn)GPS設(shè)備用網(wǎng)線直接到 AVIMET 系統(tǒng)的交換機(jī)上。在NTP計(jì)算機(jī)服務(wù)器（CDUA）中點(diǎn)擊開始>運(yùn)行，輸入regedit，然后回車就可以進(jìn)入系統(tǒng)的注冊(cè)表編輯器。（3）在注冊(cè)表中打開HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼Parameter，其中的NTPServer的Data為 GPS 設(shè)備的IP地址，例如在第一步確定的192.168.1.99，一般為192.168.1.99，0x1，Type的Data應(yīng)為NTP。（4）在注冊(cè)表中打開 HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼ W32Time＼TimeProviders＼NtpClient，其中SpecialPollInterval的Data值一般為十六進(jìn)制的258，也就是600秒，此處Windows的默認(rèn)值是604800秒，計(jì)算時(shí)間為7天進(jìn)行一次對(duì)時(shí)，SpecialPollTimeRemaining的Data值為GPS 設(shè)備的 IP 地址，例如在第一步確定的192.168.1.99。（5）在注冊(cè)表中打開 HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼TimeProviders＼NtpServe r，其中 Enabled的Data值為1。（6）在NTP計(jì)算機(jī)客戶端（CDUB），打開注冊(cè)表HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼ CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼Parameter，其中的NTPServer的Data應(yīng)為CDUA名稱和GPS設(shè)備的IP地址，例如在第一步確定的192.168.1.99，則應(yīng)為CDUA空格 192.168.1.99，0x1，Type的Data為 NTP。（7）在注冊(cè)表中打開 HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼TimeProviders＼NtpClient，SpecialPollInterval的Data值一般為十六進(jìn)制的258，也就是600秒，SpecialPollTimeRemaining的Data值為CDUA和第一步中確定的GPS設(shè)備的IP地址，例如在第一步確定的192.168.1.99，則應(yīng)為CDUA空格192.168.1.99。（8）在注冊(cè)表中打開 HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼TimeProviders＼NtpServe r，其中 Enabled 的 Data 值為1。（9）在 CDUA上，點(diǎn)擊開始->Administrative Tools>services。（10）在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇 Window Time，然后點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇 Restart。（11）在 CDUA 上，點(diǎn)擊開始->Administrative Tools->Event view。（12）在出現(xiàn)的對(duì)話框中點(diǎn)擊Window Log，然后選擇System，檢查步驟8中Window Time重啟后，是否有相關(guān)的Warning或者Error信息。如果沒(méi)有，一切正常。

在CDUB上，重復(fù)操作步驟（9-12），檢查CDUA和CDUB上的顯示時(shí)間是否與GPS時(shí)鐘同步。各個(gè)工作站可以按照CDUB的步驟進(jìn)行檢查，當(dāng)工作站重新啟動(dòng)時(shí)，會(huì)與CDUA進(jìn)行一次對(duì)時(shí)。AVIMET 7.2.4中的增加的兩臺(tái)CDU對(duì)時(shí)可能都存在對(duì)時(shí)配置錯(cuò)誤問(wèn)題，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢查。

4 結(jié)語(yǔ)

GPS時(shí)鐘天線被遮蔽，會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘停留在某一刻，應(yīng)該對(duì)GPS時(shí)鐘天線區(qū)域進(jìn)行必要的保護(hù)。AVIMET 7.2.4中的增加的兩臺(tái)CDU中，可能有對(duì)時(shí)配置錯(cuò)誤問(wèn)題，這種錯(cuò)誤或許是普遍存在的。

Abstract：This paper focuses on the analysis of the actual operation in the GPS clock timing errors， explore solutions， and remind the inspection of civil aviation meteorological automatic observation system of GPS equipment operation environment and system configuration.

Key Words：weather automatic observation system； GPS clock timing； error analysisendprint