[發明專利]一種船舶自動識別終端設備校準自身時鐘的方法

有效

• 申請號: 201210494126.X
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102938220A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 郭長勇;張鍵;李輝輝;張財元;程樹軍;徐旭曉
• 申請（專利權）人: 天津七一二通信廣播有限公司
• 主分類號: G08G3/02
• 分類號: G08G3/02;G04G7/00;G04R20/02
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 王鳳英

技術領域

本發明涉及船舶自動識別終端系統，尤其是涉及一種船舶自動識別終端設備校準自身時鐘的方法。

背景技術

船舶自動識別系統（AIS）通過全球定位系統（GPS）獲取當前的位置信息，并將自身的船位，船速，航向等動態信息以及船名，呼號，吃水及危險貨物等靜態資料通過甚高頻（VHF）頻道向附近船舶及岸臺廣播。周圍的船舶通過接收廣播的船舶信息可以及時掌握附近海域的船舶資料，采取必要的避讓行動，提高船舶航行的安全性。

AIS工作基于TDMA（時分多址）技術，AIS系統利用甚高頻波段的兩個頻率進行工作，將一分鐘(一幀)劃分成2250個時間段(時隙)，這樣兩個頻率上一分鐘共有4500個時隙供系統中的各種終端設備交替發射。由于不同的終端在不同條件下每分鐘要發射的次數各不相同，如一艘高速艇一分鐘要發射30次之多，而一艘停泊的貨船三分鐘才發射一次，為保證AIS系統正常工作，一個區域內可容納的AIS終端數量是有限的。由于AIS終端設備按照時隙通信的特點，一個AIS終端是整個AIS系統的一份子，若一艘船只的AIS設備不正常工作，它將會對其他AIS設備的消息發送產生影響，因此精確的時間同步能力是AIS設備正常工作的基礎。

UTC時間可直接通過GPS獲取，GPS模塊在定位期間提供直接的UTC時間作為AIS的主要參考時間，AIS設備通過此時間參考完成靜態/動態消息的發送。由于GPS定位易受到天氣等環境因素的影響，GPS模塊不能在任何時間都提供UTC時間參考。當AIS終端設備無法獲取UTC時間參考，AIS終端設備只能參考本地時鐘進行消息發射。而終端設備的本地時鐘不夠精確，各個設備時鐘精度存在差異且易受外部環境影響。外部溫度的變化等可能導致時鐘頻率出現變化，進而影響本地時鐘的精度。由于設備時鐘不精確，設備內的時間將很快偏離真實UTC時間，造成設備時間與UTC時間不同步，此時AIS終端設備發送消息有可能影響其它設備消息發送。

發明內容

本發明的目的是利用GPS獲取直接的UTC時間，并校準本地時鐘，使得AIS終端設備在無法獲取UTC時間的情況下仍能保持時間同步狀態，從而保證AIS終端設備在無UTC時間參考的情況下，在相當長的時間內仍按照AIS的時隙標準發送消息，不影響其它船舶的AIS終端的消息發送。

本發明為實現上述目的，特別研發一種船舶自動識別終端設備校準自身時鐘的方法，通過本方法可實現在無法獲取UTC時間的情況下，船舶自動識別設備在相當長的時間內仍保持時間同步狀態。

本發明采取的技術方案是：一種船舶自動識別終端設備校準自身時鐘的方法，其特征在于，時鐘校準模塊通過獲取GPS模塊時間消息計算本地時鐘誤差，再根據本地時鐘誤差計算時鐘校準參數，時鐘補償模塊通過獲得的時鐘校準參數調整時鐘，其步驟是：

（一）.時鐘校準模塊等待每次的GPS時間消息的到來，若在規定時間內等到了GPS的時間消息，則根據兩次時間消息的間隔對比本地時鐘來獲取本地時鐘的誤差；若在規定時間內未等到GPS的時間消息，則認為GPS模塊定位丟失，利用曾定位的時間段所累積的誤差計算時鐘校準值；

（二）.如果每次GPS時間消息到來，則根據GPS所提供的UTC時間和本地時鐘提供的時間，計算本地時鐘的誤差，并將此時鐘誤差值進行累加；

（三）.當GPS模塊需要關閉電源，或者誤差累計達到一定的次數，或者GPS模塊在規定時間內未提供下一次時間消息，則開始進入時鐘校準參數計算階段；

（四）.當誤差累計次數低于閾值時，放棄本次時鐘校準操作；若誤差累計次數達到閾值，則首先計算低精度的時鐘校準參數；計算公式如下：

式中為低精度時鐘校準參數，為誤差累計次數，為第次GPS秒脈沖到來時的本地時間間隔，為理想的時間間隔，為本地時鐘間隔；

（五）.在估計低精度調整后的時鐘誤差的基礎上，計算中精度時鐘校準參數；計算公式如下：

式中為中精度時鐘校準參數，為低精度時鐘校準參數，為中精度提升增益，為誤差累計次數，為第次GPS秒脈沖到來時的本地時間間隔，為理想的時間間隔，為本地時鐘間隔；

（六）.在估計低精度和中精度調整后的時鐘誤差的基礎上，計算高精度時鐘校準參數；計算公式如下：

式中為高精度時鐘校準參數，為低精度時鐘校準參數，為中精度時鐘校準參數，為高精度提升增益，為中精度提升增益，為誤差累計次數，為第次GPS秒脈沖到來時的本地時間間隔，為理想的時間間隔，為本地時鐘間隔；