用铷原子钟对PC进行时间校准及其误差分析

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1、2011年8月第31卷第4期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementAug．．加11VoI31．No．4文章编号：1000—7202(2011)04—0052—04中国分类号：TM935．1文献标识码：A用铷原子钟对PC进行时间校准及其误差分析伍贻威龚航朱祥维雍少为(国防科技大学电子科学与工程学院卫星导航研发中心，长沙410073)摘要个人计算机(以下简称PC)的系统时间由其自带的RTC晶振提供，其时问频率准确度并不高。为此，综合考虑各种方案，采用外部校准时间的方法提高Pc时间的准确度。通过时间间隔测量的方法获得了作为校准时间结果

2、的钟差值，并对实验结果做了详细分析。测试结果表明，Pc与铷钟同步标准偏差小于1ms。经过时间校准后的Pc可以作为网络时间服务器。关键词Pc时间校准时间间隔测量时间服务器CalibratingtimeofPCbyaRubidiumClockandItsErrorAnalysisWUYi··weiGONGHangZHUXiang-weiYONGShao·-wei(SatelliteNavigationR&DCenter，SchoolofElectronicScienceandengineeringNationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha41

3、0073)AbstractnePersonalcomputer(PC)systemtimeisprovidedbytheR1℃oscillator．Itstimefrequencyaccuracyisnothigh．ManymethodsarecomparedandatimecalibrationmethodisusedtoimprovetheaccuracyofPCtimebyaexternalclock．Ameasurementmethodtogettheclockoffsetisdesignedbyatimeintervalcounterandthetestresultsarean

4、alyzedindetail．ThetestresultsindieatetllatthestandarddeviationofsynchronizationerrorbetweenthePCandtherubidiumclockiSlessthan1m,s．Aftertimeealibration．thePCCanbeuseda8anetworktimeserver．KeywordsPersonalcomputerTimeealibrationTimeintervalmeasurementTimeserver1引言时间统一技术‘11是由于导弹、航天试验的需要而发展起来的一门新技术，随着

5、现代武器装备、导航、通信、电力等科学技术的进步，越来越多的科学和工程领域需要时间统一。若系统之间时间不同步，可能会造成严重的后果。时间服务器““是时间统一系统的重要组成部分，其作用是利用时间频率基准为系统提供统一的时间参考。客户机通过网络时间协议(NTP)”“1与时间服务器进行时间同步，从而实现系统间的时间统一。对于Pc，修改其注册表可以将其声明为网络时间服务器，该方法简单灵活，配置方便，成本较低。但是，作为时间服务器的Pc没有同步至外部参考，其时间信息的准确度和稳定度不高，存在时间误差积累现象，所以其提供的时间基准信息是不可靠的。因此，需要通过外部时钟源对Pc进行时间校准。本文首先深入

6、分析了Pc的时钟体系，在此基础上提出通过铷钟对Pc收穑日期：201l一05—3l，修回日期：201l一07—12作者简介：伍贻威(1987一)，男，研究生，主要研究方向：卫星导航系统时问同步技术。第4期用铷原子钟对Pc进行时间校准及其误差分析53·进行时间校准的方案，并设计了一种高准确度的同源测试方法。本文对测试结果做了详细分析，并得出相应的结论。2基本原理及方法2．1计算机时钟原理计算机时钟体系”“o由RTC时钟、BIOS时钟、操作系统(OS)时钟组成，如图1所示。RTC(RealTimeClock)时钟也称为硬件时钟，是一块集成在计算机上的计时器，其中包含了高准确度的晶体振荡器。在系

7、统断电时由计算机主板卜-一块独立的电池为其供电，保持其时问信息的连续性。该计时器为整个计算机提供一个计时标准。B10S时钟是～块内置中断处理程序的定时／计数器。BIOS时钟接收RTC时钟的振荡信息，开始递减计数，当计数值为零时，引发中断处理程序，然后计数器复位后重新开始计数。在系统启动时，操作系统(OS)时钟通过BIOS调用从RTC获取初始的日期及时间信息。OS通过处理BIOS中断更新系统时间。目前，大部分Pc的BIOS计数器每秒产