【摘 要】 在广播电视安全播出中，准确无误的时钟系统起到了决定性的作用，为其他工作的开展奠定良好的基础，本文通过分析和实践，介绍了如何搭建一套可靠的时钟系统。
【关键字】 GPS卫星定位系统 RS232 起止式异步协议 NTP 网络对时
俗话说“一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴。”时间的宝贵性可见一斑，然而，时间准确的重要性也是不言而喻的，不仅做人做事要守时，在特殊的行业，例如金融、军事，尤其在广播电视安全播出中，时间还有着非同寻常的意义，大多数受众都是通过听广播看电视来调整自己的时钟以安排行程、制定计划，可见，广播电视的报时对时系统关系着千家万户。目前在大部分行业中都利用了GPS校时，如何将GPS时钟引入广播电视播出，服务于群众？福建广电集团播出中心广播部在总结原系统的基础上，对时钟系统进行改造并成功运行，为安全播出和实时监控搭建了可靠稳定的时钟系统。
一. 方案设计
考虑到尽量使用原有布线，新系统继承了旧系统的时钟驱动器和原有大部分子钟，在接收端引入了新型的GPS卫星校时钟，取代了CCTV场逆程授时信号，为提供系统精确的时间基准，实时调整系统时钟，定时精度优于1微秒。增加了一套监控录音子系统和一套网络对时子系统，分别用于播出音频监测录音以及信号调度基准时间。
改造后的时钟系统分为四个子系统，分别为时钟信号接收子系统、子钟显示子系统、监控录音子系统以及网络对时子系统，时钟信号接收子系统从卫星中接收到数据，转换成准确的时间信号，分别通过SZ码输出和RS232输出，传送至子钟显示子系统和监控录音子系统，在监控录音子系统使用了RS232串口分配，网络对时子系统中C/S模式实现网络对时，从而完成整套完整准确的时钟系统。
二. 方案论证
(1)时钟信号接收子系统
GPS是NAVSTAR/GPS（Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System）的简称，是由美国国防部研制的导航卫星测距与授时、定位和导航系统，由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，这24颗卫星等间隔分布在6个互成60度的轨道面上，这样的卫星配置基本上保证了地球任何位置均能同时观测到至少4颗GPS卫星。GPS由三部分构成：一是GPS卫星（空间部分）：21颗工作卫星，3颗备用卫星；二是地面支撑系统（地面监控部分）：1个主控站，3个注入站，5个监测站；三是GPS接收机（用户部分）：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。GPS的基本授时原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息，GPS授时系统需要的只是时间信息。
GPS向全球范围内提供定时和定位的功能，其P码较C/A码精度高但是仅对美国军方和授权用户开放。民用C/A码则免费向全球开放。GPS授时系统就是接收的民用C/A码。GPS要实时完成定位和授时功能，需要4个参数：经度、纬度、高度和用户时钟与GPS主钟标准时间的时刻偏差，所以需要接受4颗卫星的位置。若用户已知自己的确切位置，那么接受1颗卫星的数据也可以完成定时。
本系统的GPS接收机采用青岛广播电视研究所生产的TVZ3100型卫星校时钟，由接收模块和天线组成。接收机能同时接收4〜8颗卫星的信号，其内部硬件电路和处理软件通过对接收信号的解码和处理，能从中提取并输出两种时间信号：
一是间隔1s的脉冲信号，即1PPS，其脉冲前沿与国际标准时间(格林威治时间)的同步误差不超过1μs；
二是经RS-232串行口输出的与1 PPS脉冲前沿相对应的国际标准时间和日期代码(年-月-日，时∶分∶秒)。
时钟信号输出方式：
SZ码输出57位，串行BCD反码；
RS232接口单向输出。
另外，接收机还具有EBU码输出，RS422输出，报时输出等接口，根据系统的设备特性，暂时没有采用这几种输出方式，作为今后系统升级的扩展。
(2)子钟显示子系统
子钟显示子系统由一台时钟驱动器和若干台数码子钟组成，子钟具有单联子钟、双联子钟、三联子钟、指针钟四大系列，具有多种接口模块，可以和各种校时设备配套，组成形式不同的母子钟系统。信号由卫星较时钟输出后经时钟驱动器均匀分配至各子钟，子钟将收到的数据还原为时间信号并显示，为各机房提供准确的时间信息。
(3)监控录音子系统
监控和录音在播出系统中占有举足轻重的作用，系统设备类型五花八门，接口千变万化，功能繁多，内部结构复杂，系统安全要求严格。要完成多种设备的统一对时，相比子钟显示子系统略显困难，在分析设备特点，系统构架后，不难发现，所有的设备都要通过计算机执行操作，只要扬长避短，将TVZ3100卫星校时钟的RS232接口输出连接至一台串口分配器，再分配到各台计算机，且在计算机终端安装“串口较时小精灵”软件，难题迎刃而解。
RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。
PC主机与串口分配器之间通信距离较近，通信不需要Modem，可以直接连接，只需使用少数几根信号线，采用零Modem的最简连线（3线制），在通信中不需要控制联络信号，只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信。
图中的TXD与RXD交叉连接是因为在直连方式时，把通信双方都当作数据终端设备看待，双方都可发也可收。在这种方式下，通信双方的任何一方，只要请求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效就能开始发送和接收。
GPS卫星较时钟从卫星接收数据转换完成后由RS232接口单向输出，其中3脚数据，5脚地，数据格式：4800b/s，8位数据，一个停止位，无奇偶校验，每秒发送一次，共9个字，依次是同步字（16进制AA）、00、年、月、日、星期、时、分、秒，其中年、月、日、星期、时、分、秒为BCD码。再分配到串口分配器，串口分配器采用青岛广播电视研究所的TVZ3612串口分配器，具有1个RS232口输入，12个RS232口输出，各RS232输出数据传送到计算机COM1或COM2，送入串行通信接口电路。
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