GPS授時設備（GPS對時產品）GPS校時系統
GPS授時設備（GPS對時產品）GPS校時系統
GPS授時設備（GPS對時產品）GPS校時系統
京准電子科技官微——ahjzsz
GPS時間同步的原理和技術
1、有關時間的一些基本概念：
時間與頻率之間互為倒數關系，兩者密不可分，時間標准的基礎是頻率標准，由晶體振盪器決定時間的精度。
4種實用的時間頻率標准源包括
晶體鍾、銣原子鍾、氫原子鍾和銫原子鍾。
常用的時間坐標系：世界時（UT）、地方時、原子時（AT）、協調世界時（UTC）、GPS時
時鍾源技術
時鍾振盪器是所有數字通信設備中最基本的部件，時鍾源技術可以分為普通晶體時鍾、高穩定晶振、原子鍾和芯片級原子鍾。
鎖相環技術
鎖相環技術是一種使得輸出信號在頻率和相位上與輸入信號同步的電路技術，利用鎖相環技術進入鎖定狀態或者同步狀態后，系統的振盪器輸出信號與輸入信號之間的相差為零。鎖相環技術是時鍾同步的核心技術。
模擬鎖相環由檢相器、環路濾波器和壓控振盪器3個部分組成。而數字鎖相環中的誤差控制信號使用離散的數字信號，而不是模擬電壓。智能鎖相環路技術，即直接數字頻率合成（DDS-Digital Direct Frequency Synthesis）技術，在單片FPGA中就可以實現。
2、GPS時間是怎樣建立的？為了得到精密的GPS時間，使它的准確度達到<100ns（相對於UTC（USNO/MC））：
◆ 每個GPS衛星上都裝有銫子鍾作星載鍾；
◆ GPS全部衛星與地面測控站構成一個閉環的自動修正系統；
◆ 采用UTC（USNO/MC）為參考基准。GPS定位、定時和校頻的原理
（1）GPS定位原理：是基於精確測定GPS信號的傳輸時延（Δt），以得到GPS衛星到用戶間的距離（R） R=C×Δt -----------------------
[1]（式中C為光速）同時捕獲4顆GPS衛星，解算4個聯立方程，可給出用戶實時時刻（t）和對應的位置參數（x、y、z）共4個參數。R={（Xs- Xu）2+（Ys-Yu）2+（Zs-Zu）}1/2 ----
[2]（式中Xs、Ys、Zs為衛星的位置參數；Xu、Yu、Zu為用戶的的位置參數）
（2）GPS定時原理： 基於在用戶端精確測定和扣除GPS時間信號的傳輸時延（Δt），以達到對本地鍾的定時與校准。GPS定時准確度取決於信號發射端、信號在傳輸過程中和接收端所引入的誤差，主要誤差有：◆ 信號發射端：衛星鍾誤差、衛星星歷（位置）誤差；◆ 信號傳輸過程：電離層誤差、對流層誤差、地面反射多路徑誤差；◆ 接收端：接收機時延誤差、接收機坐標誤差、接收機噪聲誤差。
（3）GPS校頻原理： 根據頻率和周期互為倒數的關系，可采用比時法（測時間間隔）的方法（以GPS的秒信號為參考）來測量本地鍾的頻率准確度（Δf/f），以達到校頻的目的。Δf/f=（Δt2-Δt1)/(t2-t1) ------------ [3]（式中Δt2、Δt1分別為t2、t1時刻測得的本地鍾與GPS時的時差值）。4、進一步提高定時准確度的幾種途徑：
◆ 采用GPS雙頻、相位測量技術；
◆ 選用更高精度的GPS時間傳遞接收機；
◆ 采用GPS共視法比對技術與衛星轉發雙向法技術。
3、GPS在時頻領域的應用
1、國際時間標准的協調與建立：
從二十世紀八十年代末，國際計量局（BIPM）的時間部，就開始正式采用標准化的GPS共視比對方法，把全世界幾十個守時中心的主鍾溝通起來，並建立了准確度最高的國際原子時（TAI）和國際協調世界時（UTC/BIPM）。我國有三個實驗室參加了國際時間標准的協調，它們是： 中國科學院陝西天文台（CSAO）、國家計量研究院（NIM）、航天無線電計量測試研究所（BIRM）
2、新型時頻計量傳遞系統的建立
（1）傳統時頻計量傳遞的特點：
◆ 一般是按國家級計量單位、一級計量站、二級計量站和使用單位四級逐級傳遞；
◆ 受檢時頻標准源或儀器設備必須往返搬運，檢定校准后的狀態在搬運中難免受到破壞；◆ 傳統的時頻計量一般只能按檢定周期（一般為一年）進行，難以進行經常性和實時的計量測試。
（2）通過采用GPS共視法時間比對和互聯網技術，可以建立不需搬運的、實時的、完全新型的時頻遙遠校准系統。