氣象自動觀測系統(tǒng)GPS時鐘授時的錯誤分析研究

關(guān)宇飛

摘要：本文針對實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的GPS時鐘授時錯誤進(jìn)行分析，探討解決辦法，并提醒檢查民航氣象自動觀測系統(tǒng)的GPS設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和系統(tǒng)配置。

關(guān)鍵詞：氣象自動觀測系統(tǒng)；GPS時鐘授時；錯誤分析

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

GPS時鐘授時廣泛應(yīng)用于需要精準(zhǔn)和同一時間的各種現(xiàn)代化設(shè)備和生活中，時間同步在科學(xué)技術(shù)中發(fā)揮基礎(chǔ)作用。黑龍江空管分局氣象臺于2010年9月啟用了芬蘭VAISALA公司生產(chǎn)的自動觀測系統(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，對該系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造，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時鐘是2010年建設(shè)時，由VAISALA公司提供的NTP網(wǎng)絡(luò)時鐘服務(wù)器，安裝于黑龍江空管分局航管樓樓頂，通過網(wǎng)絡(luò)線路連接到自動觀測系統(tǒng)的交換機(jī)上，IP地址為192.168.1.99。安裝完成后，我們沒有對CDU和用戶工作站中配置的GPS對時功能進(jìn)行檢查。

1 錯誤情況

氣象臺預(yù)報室電話通報設(shè)備室新的試運(yùn)行自動觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失，值班機(jī)務(wù)員立即對自動觀測系統(tǒng)進(jìn)行故障排查，數(shù)據(jù)丟失的計算機(jī)有CDUC、預(yù)報工作站和維護(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”，意思是檢測到CDUC和CDUD之間有95秒的時間差異。檢查CDUC和CDUD確實(shí)存在時間不同步問題，CDUD時間正常，而CDUC時間要慢95秒。問題解決只需對時時鐘不正確的CDUC就會恢復(fù)正常。在后續(xù)的檢查中，CDUA也出現(xiàn)GPS時鐘與本機(jī)時間慢95秒，并使用GPS時鐘進(jìn)行了對時的信息告警。

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，如果對時成功則級別是“信息”，本次錯誤的級別是“告警”，并提示了時間的差值。時間的滯后來源于GPS時鐘，并通過對時傳遞給CDUA和CDUC，從而造成AVIMET 7.2.4系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失。CDUA和CDUB同樣存在時間不一致，但并沒有丟失數(shù)據(jù)，廠家技術(shù)人員的答復(fù)是AVIMET 5.0的數(shù)據(jù)來源于主用的CDU，時間不一致時備用CDU并不會數(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)值計算。

分析造成時鐘不正常的原因可能是通訊不正常或GPS信號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)行較長時間的網(wǎng)絡(luò)檢查，時間均小于1毫秒，沒有丟幀現(xiàn)象，基本排除通訊不正常。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在出現(xiàn)該問題期間，GPS時鐘安裝位置附近有施工，存在遮擋GPS衛(wèi)星信號的可能，從而GPS時鐘的數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題。

3 解決方法探討

3.1 檢查GPS衛(wèi)星信號

在GPS時鐘天線附近劃定區(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)星信號的事件發(fā)生。

3.2 檢查GPS對時設(shè)置

在檢查中發(fā)現(xiàn)，廠家對CDU的對時設(shè)置存在問題，有的采用Windows的默認(rèn)7天對時一次，有的對時對象錯誤等，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)的注冊表編輯器。（3）在注冊表中打開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，計算時間為7天進(jìn)行一次對時，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計算機(jī)客戶端（CDUB），打開注冊表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上的顯示時間是否與GPS時鐘同步。各個工作站可以按照CDUB的步驟進(jìn)行檢查，當(dāng)工作站重新啟動時，會與CDUA進(jìn)行一次對時。AVIMET 7.2.4中的增加的兩臺CDU對時可能都存在對時配置錯誤問題，應(yīng)對其進(jìn)行檢查。

4 結(jié)語

GPS時鐘天線被遮蔽，會導(dǎo)致時鐘停留在某一刻，應(yīng)該對GPS時鐘天線區(qū)域進(jìn)行必要的保護(hù)。AVIMET 7.2.4中的增加的兩臺CDU中，可能有對時配置錯誤問題，這種錯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