GPS卫星授时器常用的同步方式
全球定位系统中的时钟同步技术研究
全球定位系统中的时钟同步技术研究全球定位系统（GPS）是由美国空军及其众多部门共同研制的一套卫星导航系统。
其作用是：在地球上的任何地点，用 GPS 接收器接收到来自四颗或以上GPS 卫星发出的电波，就能确认自己所在的位置，从而实现开车、导航、追踪、航空航海、智能手机定位等等。
但是，GPS 系统的实现依赖于时钟同步技术。
饶有兴趣的是，GPS卫星、随时随地的手机，乃至地球上的每一颗原子钟，都依赖时钟同步技术才能正常工作。
一、 GPS 系统的时钟同步GPS 卫星向地球机动时，它发出的信号一定是周期性的电磁波。
这个周期的时长，恰好是卫星的总距离除以其速度。
因此，通过测量不同卫星的信号，我们就能计算出卫星与我们之间的距离差，从而确定自己的位置。
例如，如果从三颗卫星接受信号，则通过测量时，我们可以得到三个未知的值：位置 x、y、z。
这三个未知量，一组已知量固定、受到误差影响的线性方程组。
在理论上可能通过求解矩阵方程得到精确的位置值。
然而，在实际应用中，发生了许多非理想情况。
例如，电磁波在向地球传输的过程中，可能会被大气层、地理障碍物、电子设备等影响从而偏离正常的路径。
此外，卫星发射出的电磁波与接收器接收电磁波的时间差，也是非常微小的。
若接收器的时钟与 GPS 卫星的时钟不完全同步，则会产生时间误差。
因此，GPS 系统中的时钟同步技术非常重要。
二、GPS 系统的时间同步技术GPS 系统中，卫星上的原子钟，要与地面接收器上的时钟始终同步以确保系统的精度。
在卫星上，主钟是铷蒸气时钟，可以在卫星上保持超过十年的精度。
而在地面上，则使用更加稳定、更加精确的氢原子钟。
但是，由于这些时钟的精度依赖于局部的温度、压力和地球的引力、速度变化等环境因素的影响，时钟必须经常进行校准。
为了保持时钟同步，GPS 系统采用了四种同步方法：（1）对时造星GPS 卫星，除直接读取真实的时间以外，还提供了一组精确的计时信号，即GPS时间。
这个时间是由人造卫星上的恒星导航系统计算得来的。
航海技术卫星导航系统的时钟同步方法
航海技术卫星导航系统的时钟同步方法航海技术卫星导航系统是现代航海领域的重要组成部分，为船舶导航提供高精度的位置和时间信息。
而确保卫星导航系统中各个卫星的时钟同步是保证导航定位准确性的关键因素之一。
本文将探讨航海技术卫星导航系统的时钟同步方法，并分析其应用和优势。
一、介绍航海技术卫星导航系统的时钟同步是指各个卫星之间时钟的精确性和一致性。
由于卫星之间的距离较大且运行速度快，时钟同步的准确性对导航系统的性能至关重要。
二、GPS定位系统GPS定位系统是广泛应用的卫星导航系统之一，其时钟同步方法主要包括以下几种：1. 空间段同步：空间段同步是指在GPS卫星上采用精确的原子钟设备，并通过地面控制站向GPS卫星发送频率参考信号，实现对卫星钟的校准和同步。
这种方法具有高精度、高稳定性的特点，可以满足大部分应用的需求。
2. 地面站同步：地面站同步是通过地面测量与GPS卫星时钟的差异，并以地面测量结果为基准，计算卫星钟差。
然后利用控制信号传输至GPS卫星，对其进行校准和同步。
这种方法适用于有限的区域，但其精度较低，通常用于工程测量和短距离导航需求。
3. 接收机同步：接收机同步是指通过接收机内部的定时器和晶振设备，对接收到的卫星信号进行分析并计算接收机钟差。
然后将该差异传输至地面控制站，由控制站对接收机进行时钟校准和同步。
这种方法能满足大部分应用需求，但是精度有限，常用于普通民用导航和定位。
三、伽利略系统伽利略系统是欧洲空间局研发的卫星导航系统，其时钟同步方法主要包括以下几种：1. 伽利略本地方法：伽利略卫星系统采用双频信号，其中一个频率可用于内部时钟同步。
该方法通过计算接收机接收到的卫星信号的相位差异，得出接收机钟差，并传输给地面控制站进行时钟校准和同步。
这种方法具有较高的精度和稳定性，适用于精密导航和科学研究。
2. 外部校准方法：外部校准方法是指伽利略系统利用国际基准钟进行时钟同步，通过地面控制站定期与国际基准钟进行比对，并校准卫星时钟。
北斗授时产品（GPS对时系统）是如何完成时间同步的？
北斗授时产品（GPS对时系统）是如何完成时间同步的？综述随着计算机网络的迅猛发展，网络应用已经非常普遍，众多领域的网络系统如电力、石化、金融业（证券、银行）、广电业（广播、电视）、交通业（火车、飞机）、军事（航天、航空）等需要在大范围保持计算机的时间同步和时间准确。
因此网络中有一个好的时钟服务器是非常必要的。
为了适应这些领域对于时间越来越精密的要求，安徽京准电子科技有限公司自行研制开发HR系列网络时钟服务器可满足不同用户对时间的苛求。
HR系列产品以NTP协议给各个网络设备提供精确的时间校对服务，独立于其他网络系统，可直接作为网络时钟服务器接入网络。
具有多种校时方式,使用方便。
HR系列不同型号，网络接口可以扩展无限多的10/100/1000M自适应以太网口。
用户需求某集团用户下设15个子公司（工厂），所有的子公司都已经连通了以太网，每个子公司内部又划分了若干个子网，所有的计算机数量总和超过了5000台。
现用户希望能够统一集团内所有的计算机时间都同步，授时误差要求在毫秒级，又因为保密的需要不能使用GPS,CDMA等精确时间源，初始时间由用户自己设定。
解决方案传统的解决方案是安装HR-906C/D 采用GPS作为标准时钟源，然后根据网络的结构和不同部门对时间的要求分别安装多台HR-906C/D时钟服务器。
在本案例中，应客户要求必须确保保密措施，所以不能采用外部时间接收装置，必须采用高稳定的恒温晶振产品自守时方式，即用户设置时间后，该时间自运行的精度等级要达到一定的水平，用户可以长期不干预时间的设置。
根据用户的强烈要求，需要定制产品，产品型号定为HR-901主时钟服务器，分别定制软件和硬件以满足用户需求。
由于用户的网络结构复杂，单台时钟服务器无法满足用户的需求，需要根据不同的情况在子公司级安装相应的时钟服务器来提供服务。
在各子公司安装的时钟服务器要解决时间与集团公司时钟服务器的同步问题。
该同步问题不建议人工干预，由子公司时钟服务器自动同步集团公司时钟服务器是最佳的方案。
GPS对时方式说明 ppt课件
接口类型
总控或远动通过RS232方式和GPS通讯，站 内通讯网络一般有RS485,以太网等。
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GPS对时方式说明
原理 目前常用的对时方式是IRIG-B，传输介质 一般可用双绞线或光纤。
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GPS对时方式说明
GPS对时在实际工程应用中常用如下几 种方式：
一.脉冲对时 二.网络对时 三.IRIG-B码对时
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GPS对时方式说明
原理: 由GPS装置每秒（分等）输出一个脉冲到空 接点。
接口类型 脉冲对时一般有秒脉冲、分脉冲、时脉冲等， 一般采用无源接点，接线如下图：
2
GPS对时方式说明
接口类型 B码对时一般有直流和交流方式，一般采 用直流方式。 GPS装置的B码对时接点（+、-）直接引 至装置的GPS对时接点（+、-）。
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各种对时方式比较：
IRIG-B码对时精度最高，脉冲 对时次之，网络对时精度最低。实 际应用中用的是IRIG-B码对时。
GPS对时仪（对时器）常用的时钟同步方式NTP
GPS对时仪（对时器）常⽤的时钟同步⽅式NTPGPS对时仪（对时器）常⽤的时钟同步⽅式NTPGPS对时仪（对时器）常⽤的时钟同步⽅式NTP京准电⼦科技官微——ahjzsz摘要：⾸先对时间同步进⾏了背景介绍，然后讨论了不同的时间同步⽹络技术，最后指出了建⽴全球或区域时间同步⽹存在的问题。
⼀、概述 在通信领域，“同步”概念是指频率的同步，即⽹络各个节点的时钟频率和相位同步，其误差应符合标准的规定。
⽬前，在通信⽹中，频率和相位同步问题已经基本解决，⽽时间的同步还没有得到很好的解决。
时间同步是指⽹络各个节点时钟以及通过⽹络连接的各个应⽤界⾯的时钟的时刻和时间间隔与协调世界时（UTC）同步，最起码在全国范围内要和北京时间同步。
时间同步⽹络是保证时间同步的基础，构成时间同步⽹络可以采取有线⽅式，也可以采取⽆线⽅式。
时间的基本单位是秒，它是国际单位制（SI单位制）的七个基本单位之⼀。
1967年以前，秒定义均建⽴在地球的⾃转和公转基础之上。
1967年的国际计量⼤会（CGDM）给出了新的秒定义：“秒是铯133（133Cs）原⼦在0K温度基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9 192 631 770个周期所持续的时间”，即“原⼦秒”（TAI）。
⽬前常⽤的协调世界时实际上是经过闰秒调整的原⼦秒。
⽬前在国际基准和国家基准层⾯所使⽤的主要是铯原⼦钟。
铯原⼦钟已从70年代的磁选态铯原⼦钟发展到后来的光抽运铯原⼦钟以及近期的冷原⼦喷泉铯原⼦钟，原⼦秒的不确定度已经提⾼到2×10－15。
中国计量科学研究院建⽴的冷原⼦喷泉铯原⼦钟于2003年底通过了专家鉴定，其频率复现性为5×10－15，已接近国际先进⽔平。
⽬前商⽤的⼩铯钟的频率复现性已达到或优于5×10－13的⽔平。
其实，在应⽤层⾯上并不需要国家基准这样⾼的时间和频率准确度，不同的应⽤对准确度的要求是不同的。
表1列举了⼀些典型的应⽤对时间准确度的要求（这⾥所谈的时间准确度是应⽤界⾯时间相对于协调世界时的误差）。
GPS授时系统
GPS授时系统设计摘要：使用GPS25一LVS OEM板(接收机)接收卫星信号，通过串口异步通信把数据传送给89C51单片机，单片机通过并口控制LED显示，从而实现GPS准确授时．同时，介绍了GPSOEM板输出的数据形式，并采用NMEA_0183格式中最常用的“$GPGGA”格式输出，由“$G —PGGA”数据输出格式可编写出相关的接收程序．关键词：GPS授时；0EM板；秒脉冲0 引言时间信号的准确与否，直接关系到人们的日常生活、工业生产和社会发展．人们对时间精度的要求也越来越高．天文测时所依赖的是地球自转，而地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精度只能达到910-．因此“原子钟”广10-，“原子钟”精度可达12泛运用到精密测量和日常生活、生产领域．GPS接收机授时系统是利用接收机接收卫星上的“原子钟”时间信号，然后把数据传输给单片机进行处理并显示出时间，由此可制作出GPS精密时钟．目前已有专门用于授时的授时型接收机，可以提供ns级的精确时间，但由于其价格昂贵，多数用户难以接受，因此无法普及．本文采用具有定时功能的GPS 0EM板的串口输出的协调世界时进行授时，可提供经济、实用、准确的公众时间，避免了因时钟不准确给生活、生产带来的不便．．0.1 GPS系统简介1973年12 月，美国国防部组织陆海空三军联合研制新一代的卫星导航系统：“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”，意为“卫星测时测距导航全球定位系统”，简称 GPS。
原系美国国防部军事系统中的一个组成部分，现已广泛应用于航海、航天、测量、通信、导航、智能交通等诸多领域。
它是新一代精密卫星定位系统，是现代科学技术迅速发展的结晶。
GPS 是一种全球性、全天候的卫星无线电导航系统，可连续、实时地为无限多用户提供。
由于 GPS 定位技术具有精度高、速度快、成本低的显著优点，因而己成为目前世界上应用范围最广、实用性最强的全球精密授时、测距和导航定位系统。
全球定位系统的时间同步精度分析
全球定位系统的时间同步精度分析全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种基于卫星导航的定位和导航系统，广泛应用于航空、航海、交通、地质勘探、气象、农业等领域。
在GPS系统中，时间同步是十分重要的，它对于定位的准确性和导航的精度有着直接的影响。
本文将对全球定位系统的时间同步精度进行分析。
一、GPS时间同步的重要性在GPS系统中，时间同步是指卫星和用户接收机之间的时间保持一致。
GPS系统通过测量卫星信号的传播时间来计算用户的位置，因此准确的时间同步对于定位的精度至关重要。
如果卫星和接收机的时间存在偏差，就会导致定位误差的累积，最终影响导航的准确性。
二、GPS时间同步的实现方式为了实现GPS系统的时间同步，GPS卫星会携带高精度的原子钟，而用户接收机也会内置一个较为精确的晶体振荡器。
当接收机接收到卫星信号后，会通过测量信号的传播时间来计算出卫星和接收机之间的时间差，从而实现时间同步。
三、GPS时间同步的精度分析1. 原子钟的精度卫星携带的原子钟是GPS系统中时间同步的基础，其精度非常高。
目前，GPS 卫星上采用的主要是氢原子钟，其每天的时间偏差约为1纳秒（1纳秒等于10^-9秒），这已经是非常小的误差了。
因此，从卫星到接收机的时间同步误差可以认为是可以忽略不计的。
2. 接收机的精度接收机内置的晶体振荡器是实现时间同步的关键。
晶体振荡器的精度越高，时间同步的精度也就越高。
目前，市面上的GPS接收机大多采用TCXO（温补晶体振荡器）或OCXO（温补晶体振荡器）作为时钟源，其精度可以达到纳秒级别。
而更高精度的GPS接收机则会采用Rb钟（铷原子钟）或Cs钟（铯原子钟），其精度可达到皮秒级别（1皮秒等于10^-12秒）。
3. 环境因素的影响尽管GPS卫星和接收机的时间同步精度很高，但环境因素也会对时间同步造成一定的影响。
例如，大气湿度、温度的变化以及接收机所处的位置等因素都可能对晶体振荡器的频率稳定性产生影响，从而导致时间同步误差的产生。
卫星导航定位系统星地时间同步方法_图文(精)
万方数据
万方数据
万方数据
卫星导航定位系统星地时间同步方法
作者:李树洲
作者单位:北京5136信箱
刊名:
无线电工程
英文刊名:RADIO ENGINEERING OF CHINA
年,卷(期:2002,32(10
被引用次星无线电导航1989
2.李铁新卫星导航系统时间基准和星地时间同步2002
7.吴乐群.姜东升.王颖.高振良星载铷钟频率特性测量技术研究[会议论文]-2006
8.张亚平.ZHANG Ya-ping影响卫星导航定位系统精度的关键技术[期刊论文]-无线电工程2008,38(1
9.王淑芳.王礼亮.WANG Shu-fang.WANG li-liang卫星导航定位系统时间同步技术[期刊论文]-全球定位系统2005,30(2
2.刘魁星.桑怀胜.王茂磊.黄显安卫星导航系统时间同步方法分析与研究[期刊论文]-电视技术2010(z1
3.马煦.瞿稳科.韩玉宏.王贤良卫星导航系统授时精度分析与评估[期刊论文]-电讯技术2007(2
4.叶玲玲.石明华.楼杨基于卫星双向法的时间比对系统构建与分析[期刊论文]-现代电子技术2011(24
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GPS卫星授时器常用的同步方式
关键词：卫星授时,GPS卫星授时器
卫星授时是通过导航卫星来进行发播或转播标准时间信号的授
时手段。
凭借授时成本低，精度高，实现简单等特点获得广泛的应用。
目前常用导航卫星有中国的北斗导航系统和美国的GPS。
卫星授时与定位是结合在一起的，一般用户在获得自身精确定位基础上即可实现精确授时。
GPS卫星授时器一般由天线、射频单元、信号处理单元、数据处理单元和输出接口单元组成。
目前GPS卫星授时器有多种时间同步接口标准实现时间的传递。
对于广域分布式网络而言，采用卫星授时接收机得到标准时间后，需要将这个时间发布给系统的每个部分。
常用的时间同步接口有时间编码，典型的时间码如IRIG-B码，有直流码和交流码之分。
交流码（AC）信号是进行了调制，传输距离较远。
在短距离内也常用到时间报文接口，通过RS232串口传递时间。
光纤优于不受电磁干扰，目前也成为常用的时间传递手段。
NTP网络时间同步采用网络协议来实现计算机的时间同步，目前得到越来越广泛的应用。
通过网络上确定若干网点作为时钟源网站，以此来为实现与UTC时间的同步，为用户提供统一、标准的时间传递服务。
互联网上时间同步的复杂性，这一点在NTP时间协议设计的最开始就考虑到了，做了专门的处理。
因此目前在实际应用当中当时钟源有效的情况下可以实现时间的校正跟踪，假如发生网络故障的情况
下也依然能维持时间的稳定。
保证网络在一定时间内保持精准的时间同步，因此采用基于UDP/IP的层次式时间分布模型的NTP机制可满足不同的互联网环境。
推荐的相关gps卫星授时器型号为SYN2151型。
随着对时间同步精度要求的提高，ntp网络授时ms级别精度在许多对同步精度要求更高的领域已经无法满足需求。
这种情况IEEE 1588 PTP受到许多用户的关注，PTP的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”。
以SYN2411型IEEE1588主时钟为例，ptp授时精度高，可达到ns级别但是必须有硬件电路支持才可以使用需要主从搭配。
ptp协议里面有两种对时方式，一种是mac方式，一种是udp模式，精度是一样的，常用的是udp模式。
时间报文是指由授时设备在接收到基准时间源后对时间信息进
行提取校正并按照一定格式输出的时间信息。
例如SYN2306C型GPS 北斗授时导航接收机，时间报文一般与秒脉冲结合在一起使用，其授时原理如图所示，一般报文信息在秒脉冲脉冲后某一个时间间隔内输出，报文消息中包含了秒脉冲对应的时刻，秒脉冲的上升时间一般小于5ns，利用秒脉冲精度的上升沿可提供数ns级的授时精度。
目前时间报文中NEMA协议应用最为广泛，NEMA协议中与时间有关的命令主要有GGA、GLL、RMC等命令。
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