基于北斗GPS的NTP时间服务器的研究与应用

论文摘要

为满足公司设备以及客户对局域网各个终端时间同步的需求,公司设立了基于北斗GPS的网络时间服务器预研项目,为同一生态系统下的各个终端提供同步时间戳服务,对于许多闭塞的局域网的时间同步需求,可以通过够中小型的网络时间服务器机箱实现,但是此类设备往往价格较贵,安装复杂,不适宜灵活小型化甚至移动的使用场景,因此本项目的目标是做出一款小型化,低成本且易于安装的硬件平台,其主要由高精度高灵敏度授时型北斗,GPS接收模块、控制主板,天线以及电源等部件组成,采用高效的嵌入式开发模式,配合卫星授时、网络同步等技术,为其他需要授时服务的系统提供精密的标准时间信号和时间戳服务。本项目着重参考并实践了北斗+GPS卫星定位系统的定时授时业务以及在轻型网络协议栈（LWIP）之上的NTP网络时间服务理论。最终制成的应用原型的软件则以CortexM3内核的处理器为中心,在其上搭建LWIP网络协议栈,并以协议栈为依托实现高精度的NTP网络时间服务,同时基于LWIP的HTTP协议,实现服务器的网页登录以及远程配置。通过北斗、GPS的NTP时间服务器的研究与具体实现的完成,为人们提供了一种小型化、低成本的局域网NTP网络授时方案,它的成本的大部分仅仅由一颗STM32F107与北斗GPS双模定位导航系统授时模块组成,最大程度的节约了局域网对于时间同步需求的成本。而且还为使用者提供了方便的嵌入式WEB管理系统,使得用户不用再为其开发一款控制软件,又进一步的降低了使用门槛与成本。本研究解决了一部分小型化、低成本的网络服务器的使用需求,但在授时和守时精度上与其他产品相比并无很大的优势,可以考虑利用更先进的算法使得NTP时间服务器的授时精度得以进一步提升,不仅仅是对网络延迟的处理更加的科学化、合理化,对于授时时间的来源卫星定位导航系统的授时精度也要做进一步的管控,这就需要对其的各种精度因子进行进一步的研究,以确定授时来源的稳定可靠。另外,可以对守时能力的进一步提升做更深入的研究,现有的NTP时间服务器一旦脱离了卫星定位导航系统的实时授时,守时能力完全依靠外部RTC自身的晶振频率偏移,那么研究一种实时迭代统计外挂RTC频率偏移的算法,以此给予守时能力以时间补偿,也未尝不是一种用软件弥补硬件能力的一种方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号对照表
• 缩略语对照表
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 国内研究现状
•     1.2.2 国外应用现状
•   1.3 论文主要研究内容和组织架构
•     1.3.1 论文主要研究内容
•     1.3.2 论文组织架构
• 第二章 相关技术研究
•   2.1 NTP原理与同步算法
•     2.1.1 NTP技术概述
•     2.1.2 NTP算法研究
•   2.2 北斗GPS终端的定时与授时
•     2.2.1 卫星定时技术研究
•   2.3 STM32 移植LWIP
•     2.3.1 LWIP技术研究
•     2.3.2 利用STM32CubeMX配置LWIP
•   2.4 本章小结
• 第三章 系统功能要求与总体设计
•   3.1 系统功能要求分析
•     3.1.1 系统功能可行性分析
•     3.1.2 系统角色分析
•   3.2 系统总体架构设计
•     3.2.1 硬件平台设计
•     3.2.2 系统架构设计
•     3.2.3 系统功能模块设计
•     3.2.4 系统主业务流程设计
•   3.3 系统非功能性设计
•   3.4 本章小结
• 第四章 系统详细设计与实现
•   4.1 系统功能模块设计
•     4.1.1 RTC模块设计
•     4.1.2 北斗GPS时间模块设计
•     4.1.3 HTTP模块设计
•     4.1.4 FLASH模块设计
•     4.1.5 UDP模块设计
•   4.2 嵌入式WEB网管系统设计
•     4.2.1 嵌入式WEB网管系统设计原则
•     4.2.2 嵌入式WEB网管系统结构设计
•   4.3 系统环境部署
•     4.3.1 系统软件环境部署
•     4.3.2 系统硬件环境部署
•   4.4 本章小结
• 第五章 系统测试
•   5.1 测试环境与配置
•   5.2 系统功能测试
•     5.2.1 NTP授时功能测试
•     5.2.2 WEB网管系统功能测试
•   5.3 系统性能测试
•   5.4 测试结论
•   5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 总结
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 康飞

导师: 顾新,袁昕

关键词: 北斗,服务器

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,计算机硬件技术

单位: 西安电子科技大学

分类号: P228.4;TP368.5

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.003232

总页数: 75

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