气象自动观测系统GPS时钟授时的错误分析研究

关宇飞

摘要：本文針对实际运行中出现的GPS时钟授时错误进行分析，探讨解决办法，并提醒检查民航气象自动观测系统的GPS设备运行环境和系统配置。

关键词：气象自动观测系统；GPS时钟授时；错误分析

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）11-0095-01

GPS时钟授时广泛应用于需要精准和同一时间的各种现代化设备和生活中，时间同步在科学技术中发挥基础作用。黑龙江空管分局气象台于2010年9月启用了芬兰VAISALA公司生产的自动观测系统，软件版本为AVIMET 5.0 SP1，采用双机热备中央处理单元（CDUA和CDUB）。2015年底，对该系统进行了升级改造，新建跑道中间的大气透射仪、增加双机热备中央处理单元（CDUC和CDUD）和系统软件升级为AVIMET 7.2.4，目前该系统正试运行中。系统使用的GPS时钟是2010年建设时，由VAISALA公司提供的NTP网络时钟服务器，安装于黑龙江空管分局航管楼楼顶，通过网络线路连接到自动观测系统的交换机上，IP地址为192.168.1.99。安装完成后，我们没有对CDU和用户工作站中配置的GPS对时功能进行检查。

1 错误情况

气象台预报室电话通报设备室新的试运行自动观测系统数据丢失，值班机务员立即对自动观测系统进行故障排查，数据丢失的计算机有CDUC、预报工作站和维护工作站，其它数据正常。AVIMET 7.2.4诊断程序显示各传感器状态正常；CDUC和CDUD出现TECH告警，CDUC数据丢失，而CDUD数据正常；CDUA和CDUB显示各传感器工作正常；AVIMET 5.0 SP1系统数据正常（CDUB为主用）。

CDUC和CDUD的告警信息为：“TIME DIFFERENCE DETECTED BETWEEN CDUC AND CDUD IS 95 SECONDS”，意思是检测到CDUC和CDUD之间有95秒的时间差异。检查CDUC和CDUD确实存在时间不同步问题，CDUD时间正常，而CDUC时间要慢95秒。问题解决只需对时时钟不正确的CDUC就会恢复正常。在后续的检查中，CDUA也出现GPS时钟与本机时间慢95秒，并使用GPS时钟进行了对时的信息告警。

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日志中的系统日志，如果对时成功则级别是“信息”，本次错误的级别是“告警”，并提示了时间的差值。时间的滞后来源于GPS时钟，并通过对时传递给CDUA和CDUC，从而造成AVIMET 7.2.4系统的数据丢失。CDUA和CDUB同样存在时间不一致，但并没有丢失数据，厂家技术人员的答复是AVIMET 5.0的数据来源于主用的CDU，时间不一致时备用CDU并不会数据丢失，也就是备用依托于主用；而AVIMET 7.2.4主用和备用CDU各自独立运行，并进行数值计算。

分析造成时钟不正常的原因可能是通讯不正常或GPS信号接收不正常两种可能。首先在命令提示符下使用“ping 192.168.1.99 -t”命令进行较长时间的网络检查，时间均小于1毫秒，没有丢帧现象，基本排除通讯不正常。调查发现，在出现该问题期间，GPS时钟安装位置附近有施工，存在遮挡GPS卫星信号的可能，从而GPS时钟的数据出现问题。

3 解决方法探讨

3.1 检查GPS卫星信号

在GPS时钟天线附近划定区域，并设置醒目禁止进入标志，避免造成遮挡GPS卫星信号的事件发生。

3.2 检查GPS对时设置

在检查中发现，厂家对CDU的对时设置存在问题，有的采用Windows的默认7天对时一次，有的对时对象错误等，所以还是应该仔细相应配置，检查步骤如下：

（1）先要确定GPS设备的IP地址，例如 192.168.1.99，地址要与交换机在同一网段下。（2）确认GPS设备用网线直接到 AVIMET 系统的交换机上。在NTP计算机服务器（CDUA）中点击开始>运行，输入regedit，然后回车就可以进入系统的注册表编辑器。（3）在注册表中打开HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼Parameter，其中的NTPServer的Data为 GPS 设备的IP地址，例如在第一步确定的192.168.1.99，一般为192.168.1.99，0x1，Type的Data应为NTP。（4）在注册表中打开 HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼ W32Time＼TimeProviders＼NtpClient，其中SpecialPollInterval的Data值一般为十六进制的258，也就是600秒，此处Windows的默认值是604800秒，计算时间为7天进行一次对时，SpecialPollTimeRemaining的Data值为GPS 设备的 IP 地址，例如在第一步确定的192.168.1.99。（5）在注册表中打开 HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼TimeProviders＼NtpServe r，其中 Enabled的Data值为1。（6）在NTP计算机客户端（CDUB），打开注册表HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼ CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼Parameter，其中的NTPServer的Data应为CDUA名称和GPS设备的IP地址，例如在第一步确定的192.168.1.99，则应为CDUA空格 192.168.1.99，0x1，Type的Data为 NTP。（7）在注册表中打开 HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼TimeProviders＼NtpClient，SpecialPollInterval的Data值一般为十六进制的258，也就是600秒，SpecialPollTimeRemaining的Data值为CDUA和第一步中确定的GPS设备的IP地址，例如在第一步确定的192.168.1.99，则应为CDUA空格192.168.1.99。（8）在注册表中打开 HKEY_LOCAL_MACHINE＼SYSTEM＼CurrentControlSet＼Services＼W32Time＼TimeProviders＼NtpServe r，其中 Enabled 的 Data 值为1。（9）在 CDUA上，点击开始->Administrative Tools>services。（10）在出现的对话框中选择 Window Time，然后点击鼠标右键，选择 Restart。（11）在 CDUA 上，点击开始->Administrative Tools->Event view。（12）在出现的对话框中点击Window Log，然后选择System，检查步骤8中Window Time重启后，是否有相关的Warning或者Error信息。如果没有，一切正常。

在CDUB上，重复操作步骤（9-12），检查CDUA和CDUB上的显示时间是否与GPS时钟同步。各个工作站可以按照CDUB的步骤进行检查，当工作站重新启动时，会与CDUA进行一次对时。AVIMET 7.2.4中的增加的两台CDU对时可能都存在对时配置错误问题，应对其进行检查。

4 结语

GPS时钟天线被遮蔽，会导致时钟停留在某一刻，应该对GPS时钟天线区域进行必要的保护。AVIMET 7.2.4中的增加的两台CDU中，可能有对时配置错误问题，这种错误或许是普遍存在的。

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