一种高精度的GPS复合授时方法
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一种高精度的GPS复合授时方法
作者：王振华
来源：《数字技术与应用》2013年第03期
摘要：授时问题一直以来是在野外使用的各类设备需要解决的一个重要问题，尤其是使用非实时操作系统的设备要实现高精度授时是比较困难的。本文中针对非实时操作系统设备提出了一种基于GPS授时的毫秒级授时方案，以普通装有WINDOWS操作系统的计算机授时为例，通过将GPS授时板的秒脉冲信号与串口授时信号复合使用来提高非实时系统的授时精度，达到对普通计算机系统的毫秒级授时，且成本低、易实现。
关键词：GPS 复合授时 高精度
中图分类号：TN967.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0219-02
1 前言
授时问题一直以来是在野外使用的各类设备需要解决的一个重要问题，尤其是对采用非实时操作系统的设备进行高精度授时。本文中基于广泛应用的GPS授时技术提出了一种复合授时方法，通过GPS授时板来对采用非实时操作系统的设备进行毫秒级授时，与专业级的时钟服务器授时相比，这种复合授时方法具有成本低、性价比高、授时不依赖网络等多项优势[1]。
2 非实时设备授时的精度问题
对采用非实时操作系统的设备进行高精度授时主要要解决两个问题：
首先，需要高精度的时钟源信号（野外通常使用GPS时钟信号来授时）。
其次，高精度时钟信息如何送到目标机系统中进行校时。以普通装有WINDOWS系统的计算机为例，由于操作系统的非实时性，因而无论使用何种通讯方式进行校时，该计算机获取时钟数据的过程中都要经过数据发送、系统中断、系统接收等环节。每个环节都会带来不确定延迟，因此，通常使用的通过接收中断、串口读入数据的授时方法，其精度不会很高（通常会有几百毫秒的延迟），根本无法使计算机系统达到毫秒级授时精度。
3 一种高精度的复合授时方法
本文中提出的授时方法通过复合使用GPS授时板的两种授时信号向计算机授时：（1）秒脉冲（1PPS）授时；（2）串口授时。由于GPS授时板的秒脉冲（1PPS信号）的上升沿能够与GPS卫星上的UTC时钟保持纳秒级同步，因此该信号是一种高精度授时信号，但该信号无法直接被计算机所使用。而通过串口授时的方式非常便于计算机读取时钟信息，但串口授时的龙源期刊网
精度较低。通过图1中对两种常用授时信号比较来看，串口输出的时钟信号比秒脉冲上升沿信号通常会晚，大约延迟了计算时间与授时板输出时间的总和[2]。
本文中的方法在通过计算机串口读取授时板串口发来的年、月、日、时、分、秒时钟信息的同时，将GPS授时板的秒脉冲（1PPS）信号上升沿作为计算机中附带板卡上微秒级计时器的触发信号，由它触发的板卡上的计时器记录从秒脉冲（1PPS）信号上升沿开始的毫秒信息，用该记录的毫秒数据用来修正计算机系统时钟的毫秒数据。
4 复合授时方案相关的硬件
本文中采用了天宝GPS授时板和大恒AC6651定时/计数卡来实现本文中提出的复合授时方案[3]。
4.1 天宝GPS授时板
天宝GPS授时板是专门用来进行高精度授时工作的专业板卡，尤其适用于各种野外的通讯基站和军事设备的授时工作。天宝GPS授时板主要通过两种方式实现授时：1PPS信号、串口信号。
天宝GPS授时板性能指标：
（1）C/A码（SPS），8通道连续跟踪接收器。
（2）更新速度：1Hz。
（3）1PPS上升沿精确度：与UTC误差小于20纳秒。
（4）串行接口 RS-232： DB-9连接器。
（5）串行协议：Trimble标准接口协议（TSIP）二进制协议（9600，8—N—1）。
4.2 大恒AC6651定时/计数卡
大恒AC6651定时/计数卡通过板载的8254芯片实现定时/计数功能，PCI总线接口，支持即插即用功能。
大恒AC6651定时/计数卡性能指标：
（1）3路脉冲计数器（8254一片）。
（2）板上提供周期为：1uS、16uS、64uS 的三种时钟选择。 龙源期刊网
（3）三路脉冲时钟输入可以选择内部或外部时钟。
（4）三路计数器的输出状态可以直接由软件监测。
5 复合授时方案的具体实现
5.1 复合授时方案的硬件实现（如图2所示）
具体实现过程如下：
（1）将8254计数卡插入计算机PCI总线中，同时将8254的计数通道0设置为硬件触发选通方式（方式5）[4]，并在计数通道0的CLK0端接上一个标准的微秒级脉冲源；
（2）当GPS授时板的秒脉冲信号到来时，它触发8254的计数通道0开始对微秒级脉冲进行计数，其CLOCK0端连接AC6651板卡自带的周期为64微秒的脉冲信号，利用秒脉冲信号高精度的上升沿来启动通道0的计数，对周期为64微秒的秒冲进行计数，记录时钟经过的毫秒数据；
（3）GPS授时板通过串口向计算机中断授时，当计算机串口中断信号到来时，通过串口读出当前的年、月、日、时、分、秒时钟信息，同时通过读取8254计数通道0的计数数据来获取当前时钟的毫秒数据，综合以上两路时钟信息，实现对计算机的高精度授时。
5.2 复合授时方案的软件实现（如图3所示）
在软件的实现方面，首先，设置将8254计数通道0的计数初始值为65535，当1PPS上升沿到来时，启动通道0开始进行减计数，直到计算机的串口接收中断信号。
串口通讯处理过程中，先从串口接收数据中解析出当前时钟信号的年、月、日、时、分、秒信息，再调用板卡的软件包中AC6651_ GetTData（ ）函数来读出计算器通道0的计数值A，通过计算（65535-A）*64（单位：uS）当前时钟的毫秒数据，将所得到的串口数据与计数毫秒数据结合起来给计算机授时。
6 结语
本文中提出的基于普通GPS授时板的串口与秒脉冲复合授时方法，使得各类野外使用的非实时系统设备方便的实现毫秒级授时，同时大大降低了高精度授时的授时成本及授时过程对通讯网络的依赖，具有良好的应用价值。
参考文献 龙源期刊网
[1]丁天宝，吕启元.用GPS 技术实现试验数据同步采集[J].火炮发射与控制学报.2007，3（3）：20～23.
[2]张超，郑勇.利用GPS OEM板进行精确授时的研究[J].信息工程大学学报，2001，第2（4）：50～53.
[3]王振华.无人化平台现场控制器技术研究[D].南京理工大学硕士学位论文，2008.6.
[4]王建宇，戴跃伟，候晓霞.微型计算机原理及应用[M].化学工业出版社，2001.8.
一种长波授时等效大地电导率数据的差分测算方法
一种长波授时等效大地电导率数据的差分测算方法
差分测算方法是一种用于求解长波授时等效大地电导率数据的有效方法。长波授时技术广泛应用于精确的全球位置系统(GPS)授时、电子地图校正、地震预警等领域。而等效大地电导率数据的测算则是其中的重要环节之一。
差分测算方法的基本思想是将长波授时接收机放置在两个或多个测点上，分别测量并记录各个测点上的电位，并进行差分计算。通过对差分数据进行处理，可以得到等效大地电导率的估计值。
具体实施时，首先需要选择适当数量和合适布局的测点。这些测点需要被地球遥感系统精确监测，以保证获取到准确的电位数据。然后，对于每个测点，使用长波授时接收机进行电位测量，并记录下来。这些电位数据可以是指纹数据，它们在不同测点上具有一定的差异。然后，在数据处理中，将每个测点上的电位数据进行差分计算。 差分计算的过程中，通常采用基线校准技术来消除仪器和环境噪声对测量结果的干扰。基线校准技术可以通过将测点分成一组相对稳定的基线，并计算基线上的平均电位来实现。另外，一些先进的数据处理方法，如小波变换和时频分析，也可以用于进一步提取有用的信息。
通过差分测算方法，可以得到每个测点上的电位差分数据。然后，可以根据电场梯度的相关理论，将这些差分数据转化为等效大地电导率。等效大地电导率是约化场表征地下介质导电性的指标，它与地下岩石和土壤的电导率有关。通过测量等效大地电导率，可以推断地下介质的物理性质，如含水量、盐度、温度等。
在实际应用中，差分测算方法可以结合其他地球物理探测方法来提高准确度和分辨率。比如，可以结合地电场测量、地震波传播等方法，通过多参数反演来获得更详细的等效大地电导率数据。
总之，差分测算方法是一种有效的求解长波授时等效大地电导率数据的方法。它通过测量和差分计算电位数据，得到等效大地电导率的估计值，为精确的全球位置系统授时、电子地图校正、地震预警等应用提供了重要的数据支持。
简单介绍高性能SKYLAB授时模块的精准授时应用
简单介绍高性能SKYLAB授时模块的精准授时应用
物联网的兴起，包括NB-IOT及LoRa基站的逐渐减量，对于授时和同
步的需求渐渐增加，SKYLAB授时模块可以提供精准授时服务，授时精度最
高可达10ns，支持GPS+北斗双模授时。本篇SKYLAB君将为大家介绍高性
能授时模块。
关于授时：
GPS授时：GPS授时模块在任意时刻能同时接收其视野范围内4~8颗卫星
的信号，其内部硬件电路和软件通过对接收到的信息进行编码和处理，能从
中提取并输出两种时间信号：一个是间隔为1秒的同步脉冲信号1PPS，其脉
冲前沿与UCT的同步误差不超过1ns，二是包括在串口输出信息中的UCT
绝对时间（年、月、日、时、分、秒），它是与1PPS脉冲想对应的。一旦天
线位置固定下来，它只需要接收一颗卫星的信号变可维持其精密的时间输出。
北斗授时：北斗授时类似于GPS授时，也是卫星授时的一种，采用中国的
北斗导航系统进行高精度授时。北斗授时模块授时原理：北斗卫星系统中的
高精度原子钟的准确时间发送给北斗授时模块，通过北斗授时模块的PPS（秒脉冲）输出脚输出给用户使用，目前北斗授时模块的pps精度能达到
10ns。
需要注意的是，SKYLAB定位模块定位后输出的时间是UTC时间，但是
定位模块获取的时间实际上是GPS时或者北斗时，此时需要从GPS时或者
北斗时换算成UTC时再输出，因此定位模块需要知道GPS时或者北斗时和
UTC的时间差——我司通常称这个差值为闰秒修正值或者跳秒数。定位模块
初始定位后一般不能立即从卫星获取闰秒修正值，需要等待一段时间，因此
定位模块刚定位后，输出的时间有可能和UTC时间有偏差，可能不是正确的UTC时间——是否有偏差取决于定位模块内部保存的闰秒修正值，SKYLAB
定位模块在每次从卫星更新到闰秒修正值后，保存在芯片内部，下次定位时
会使用这一修正值直至被更新的修正值替代（该特性仅限A/AT、D/DT系列）
。如果定位模块内部预设或者保存的闰秒修正值与当前的闰秒修正值不一样，
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NTP
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）。
电波观测中的GPS授时应用研究
电波观测中的ＧＰＳ授时应用研究
何绍红 （中国电波传播研究所，山东青岛２６６１０７）
摘 要：由于卫星时钟的准确性和稳定性，ＧＰＳ能够全球性连续不断地传递时间，且定时
精度比传统方法有很大提高。针对电波观测在无线电设计和应用中的重要作用，主要对ＧＰＳ
授时在电波观测中的电离层垂测与斜测中的应用进行了探讨。 关键词：电波环境观测；ＧＰＳ授时；垂测；斜测 中图分类号：Ｐ２２８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８—９２６８（２０１１）０３—００５２—０５
０ 引 言
随着科学技术的发展，精确的时间同步需求越
来越广泛。目前，我国使用的时间统一设备大多存
在结构庞大、使用不够简便和远距离同步效果差等 问题。利用全球定位系统ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ）可进行高精度全球授时。不同设备将各
自ＧＰＳ接收机输出的时间信号修正成标准时间， 便可使不同设备之间的时间精确统一，其精度可达
到几十纳秒。
随着技术的不断发展，ＧＰＳ接收机的集成度 越来越高，价格越来越低。因此，ＧＰＳ已经成为目
前应用最广泛的主动式高精度卫星授时手段。到
２００５年止，世界上使用ＧＰＳ单信道Ｃ／Ａ码进行授 时的精度可达１ １．５ ｎｓ，使用多信道Ｃ／Ａ码进行授
时的精度可达５．７ ｎｓ，使用Ｐ码进行授时的精度可 达２．７ ｎｓ，而使用Ｐ码和载波相位联合授时的精度
则可以达到０．７～１ ｎｓ．ＧＰＳ授时开始广泛应用于
军事、交通、通信、资源、管理等多个领域。 随着科技发展和信息社会的到来，电波环境观
测在国防和国民经济建设中的地位与作用越来越 重要，如何获取更多更为丰富的电波环境观测数
据，为通信、广播、导航、航空、航天等技术领域提供
基础数据，从而直接为各类电子系统的设计、运作
和性能提高提供保障，是电波环境观测的重要任
务。电波环境观测涉及电离层、对流层以及外层空 间等广泛的领域。针对不同的观测载体，现已有众
GPS授时地震仪走时误差校正
GPS授时地震仪走时误差校正
王云宏;江浩;王盼;吴海
【摘 要】受制造成本和工艺的限制，GPS 授时地震仪中的守时晶振不可避免地会有频率误差，继而在数据采集过程中，随着采集时间的增加，各台站之间会出现采集不同步现象。介绍了Akima分段多项式插值重采样方法及其在GPS授时地震仪时间校正中的应用。通过对理论数据与实际数据的Akima插值重采样试验表明，Akima插值重采样方法可应用于GPS授时地震仪走时误差校正，是一种简便、高效、保形性好的插值重采样方法。%Because of constraints of manufacturing
costs and process, timing crystal in seismograph with GPS clock has
inevitably frequency error. So, in the process of data acquisition, with the
increase in acquisition time, non-synchronous phenomenon occurs
between acquisition stations. The paper describes the Akima piecewise
polynomial interpolation resampling method and its application in time
correction of seismograph GPS clock. Akima interpolation by theoretical
data and actual data resampling test showed that Akima interpolation
resampling method can be applied to travel time error correction of
单双频GPS混合观测高精度单频精密单点定位
第49卷第5期2021年5月同济大学学报（自然科学版）JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY（NATURALSCIENCE）Vol.49No.5May2021
论文拓展介绍单双频GPS混合观测高精度单频精密单点定位
邹俊平，王解先
（同济大学测绘与地理信息学院，上海200092）
摘要：精密单点定位不受局域观测和设施影响，有利于形变监测。为降低电离层延迟对单频精密单点定位结果的影响，提出了单双频混合观测的方法。但单频精密单点定位仍受相位非小数偏差影响，为此提出采用双差模糊度应用于单频精密单点定位。观测数据解算结果表明，电离层延迟精度优于1cm，满足单频精密单点高精度定位的要求，对应的单频精密单点定位可实现厘米级结果。双差模糊度应用于单频精密单点定位时，参数收敛时间平均缩短约7min，在北、东、高程3个方向的定位结果平均分别提升0.23、0.14、0.21cm。
关键词：单点定位；电离层延迟；单频观测中图分类号：P228.4文献标志码：A
MixedApplicationofSingleandDual
FrequencyReceiversinSingle-
FrequencyPrecisePointPositioning
ZOUJunping，WANGJiexian
（CollegeofSurveyingandGeo-Informatics，TongjiUniversity，Shanghai200092，China）
Abstract：Precisepointpositioning（PPP）isnotaffectedbythelocalobservationandinfrastructurewhichisbeneficialfordeformationmonitoring.Consideringtheinfluenceoftheionosphericdelayonsingle-frequencypointpositioning，themethodofthemixedapplicationofthesingleanddualfrequencyobservationsisproposed.However，thesingle-frequencyprecisepointpositioningisaffectedbythefractionalbiasofphaseobservation.Themethodforintroducingthedual-differencedambiguityintosingle-frequencyprecisepointpositioningisdiscussed.Thedataareprocessedusingthemethodproposed.Theresultsshowthattheestimatedionosphericdelayishigherthan1cmwhichcanmeettherequirementofsingle-frequencypointpositioning.Itisnoticedthattheconvergencetimecanbeshortenedforanaverageimprovementof7minutes.Theimprovementsforthesingle-frequencypointpositioninginthedirectionsoftheNorth，East，andUPcanreach0.23，0.14，and0.21cm，respectively.
GPS授时技术在泵站的应用
科技信息 工程技术
ＧＰＳ授时技术在泵站的应用
江苏省太湖地区水利工程管理处 曹静 张君
［摘要］ＧＰＳ技术能够提供高精度的导航、定位、授时服务，其授时功能在大型泵站电气自动化系统中具有广阔的应用空间，它为
大型泵站电气系统提供了统一的标准时间，为目前国内广大泵站的自动化、现代化的发展提供了重要条件。
［关键词］ＧＰＳ授时 同步系统
Ｏ．前言 随着泵站工程的日益扩大和泵站自动化水平不断的提高，很多泵
站都采用了计算机实时监控系统。广大运行管理人员希望计算机实时
监控系统所监控的所有电气设备都能具备统一的、精确的时间，当出现
继电保护系统动作时，什么保护先动作，哪些后动作，其顺序如何，就会
有了准确详实的时间记录，这样才能正确分析事故发生的原因，经过。 从而为更好、更快的定位故障点，为快速、高效的处理故障创造有利条
件。因此，时钟的精确和统一，在自动化领域中十分重要。
１．当前常用的授时系统
１．１无线电授时
北美地区的无线电授时包括ｗｗＶ，ｗＷｖＨ，ｗｗＶＢｎ ｗｗＶ和
ｗｗＶＨ精度一般保持在１０ｍｓ以内，但是因为其绝对时间采用语音报
时，难以转化为数字信号，并不适用于电力系统；ｗｗＶＢ将时间信息通
过６０ｋＨｚ的载波信号传输，精度在１ｍｓ以内，其主要问题是载波信号在
变电站内容易受到电晕放电的严重干扰 Ｉ。 和美国的ｗｗＶＢ类型，中国的ＢＰＣ、英国的ＭＳＦ、德国的ＤＣＦ、日
本的ＪＪＹ、瑞士的ＨＢＧ也都是通过４０～７０ｋＨｚ的载波信号发送本国的标
准时标。 Ｌｏｒａｎ—Ｃ（Ｌｏｎｇ Ｒａｎｇｅ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ远程导航）传输的是脉冲信号，而且
只通过地波传播信号。但是由于它本身固有的频率为１００ｋＨｚ，也容易
受到电晕放电的干扰。
ＯＭＥＧＡ导航系统和Ｌｏｒａｎ—Ｃ类似，工作在１０～１４ｋＨｚ，作用距离可
以很远，其延时时间预测精度可以达到２～５ ｓ。主要缺点是接收器的花
费要比使用卫星系统的高。 网络时间协议ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏ１）协议和简单网络时间协
天基导航和授时技术
天基导航和授时技术
近年来，随着全球定位系统（GPS）在各个领域的广泛应用，天基导航和授时技术也逐渐进入人们的视野。天基导航是一种基于卫星系统的地理位置和时间信息定位技术，而授时技术则是基于高精度的时间同步技术。两者都在科学和工程领域中发挥着重要作用，本文就探讨一下它们的原理和应用。
一、天基导航
天基导航是通过卫星系统来测量物体的距离和位置信息，以实现定位的技术。它主要由三个部分构成：卫星系统、地面设备和用户设备。卫星系统由一组高度约21200千米的卫星组成，可以覆盖全球地图。地面设备主要是用来控制、监测和传输数据的，而用户设备则是用来接收和处理信号的。当用户设备接收到来自卫星的信号后，就可以利用三个或更多卫星的信号来确定自身准确的位置。
目前，全球定位系统（GPS）是最为广泛应用的天基导航系统之一，它由美国国防部和运输部共同开发。GPS系统可以在全球任何一个地方，不论天气如何条件如何，都可以实现高精度的定位。
此外，中国自主研制的北斗卫星导航系统已经全面运行，目前已为全球用户提供导航、授时、短报文等服务。在未来，天基导航技术将在无人驾驶、智慧城市建设、精准农业等领域中广泛应用。
二、授时技术
授时技术是一种基于高精度的时间同步技术，主要用于科学研究和精密制造等领域。它利用高精度原子钟等设备，对时间进行测量和同步，并将时间信号传输到需要的地方，以实现数控加工、雷达测量等工作的精确控制。
在现代科学中，时间准确性和同步性越来越重要，从而推动了授时技术的发展。例如，在物理学中，研究粒子物理学和宇宙学必须依赖于高精度的时间同步技术。而在精密制造领域中，则需要对时间进行高精度的测量和同步，以保证生产出的产品具有更高的质量。
授时技术也被广泛应用于国家安全、交通运输和网络通信等领域。例如，政府和军队可以通过授时技术实现火箭卫星轨道精细控制、导弹精准命中目标等，交通运输领域也可以通过授时技术实现车辆安全行驶和精准时间管理，网络通信等领域则需要实现高精度的时间同步，以确保网络数据的安全和可靠。
最强中国北斗芯每三百万年差一秒 铷钟授时应用在哪
最强中国北斗芯每三百万年差一秒 铷钟授时应用在哪？
现代社会的许多方面都对高精度授时提出了应用需求，如电网运行、移动通信、高速数字通信、金融计算机网络安全，数字化广播电视网—电信网—计算机网络三网融合、航空航天、卫星发射及监控、军用通信网络、预警雷达网、多兵种武器协同作战、智能化交通、地质、测绘、导航、气象、科学计量、减震救灾和国家安全等。
我们先了解下北斗授时
北斗卫星授时可以提供全天候、全球性、高效快速、高精度的标准时间信息，而且噪音干扰等极小。但面对GPS授时技术，设备占领我国90%以上的卫星授时用户市场，我国自主研发的北斗卫星导航系统及授时应用担负着重大使命。
北斗系统时钟通过星载高精度原子钟和UTC时间同步，地面用户北斗接收机接收到来自卫星的时钟信号后，即可完成高精度时间的传递，满足日常生活中的各种时间需求。其具体的授时方式，一般有单站法（几个卫星对一个UTC）、单星共视法（一个卫星对多个UTC）、多星共视法等（多个卫星对多个UTC）。
单站法授时简单，设备需求量少，授时精度为50纳秒，多用于对精度要求不高的场景。单星共视法和差分信号差不多，能够抵消多项共模传输误差，可以达到20纳秒的精度。多星共视法类似于单星共视法，也可以抵消多项共模误差，定时精度为5纳秒。目前，应用于通信、电力、金融行业的高精度授时主要采用第三种方式，实现区域、铁道站点高精度的时间同步。
电信网同步与移动通信
无线通信系统属于基站同步系统，基站建无线信道的帧同步及基站切换、漫游都需要精确的时间控制。当基站时钟精度误差超过限定的纳秒级，会导致基站间用户切换失败，出现打电话掉线、通话质量下降、串线等。当基站时钟精度在规定时间内没有恢复，基站会退出服务导致基站内的用户服务中断，手机掉线，这就是我们为什么部分地区一上午都没有网络，而移动公司说“升级”的原因。
可见，一个可靠和高精度的时钟源对移动通信来说，非常重要。目前，大部分的通信采用GPS作为基站同步时钟，但是由于受美国限制，存在自主性差、安全性低的问题，同时由于系统没有备份，可能导致GPS工作异常时，通信质量受到影响，为保证满足自主5G无线通信系统对时间同步的要求与国际安全需要，现在的4G\5G中加入北斗授时技术来解决GPS在不可用的情况下网络通信系统授时同步问题。、
基于AR模型的GPS授时分析
测绘技术装备季刊第１４卷２０１２年第ｌ期 技术交流２５
基于ＡＲ模型的ＧＰＳ授时分析
李辉’李隆 乔建新’
（１．６８０１ ｌ部队甘肃兰州７３００２０；２．河北科技学院河北保定０１７０００）
摘要：由于ＧＰＳ卫星采用高精度的星载原子钟，使得利用ＧＰＳ接收机城肘可以达到比较理想的精度。利用
ＡＲ模型对ＧＰＳ接收机的钟差数据进行建模分析，通过拟合比对，建立合适的预报模型，预报的精度达到了
较好的效果。
关键词：ＧＰＳ ＡＲ模型授时预报
１引言
时间作为一个基本的物理量，其基准所能达到
的准确度和稳定度等级直接关系着一个国家基础科
学研究、国民经济稳定运行和国防建设的各个方面。
由于时间基准的数量是有限的，因而各个国家在研
制高精度时间频率源的同时，也不断加强授时技术
的研究。卫星导航系统作为一种新型的高精度的授
时系统近年来得到了广泛而深入的研究。在卫星测
距导航定位系统中，用户在空间参考系中的位置坐
标（ 是通过测量卫星和用户之间的距离获得
的。根据卫星定位理论，同时观测四颗以上的卫星
即可求得位置和钟差，利用钟差即可计算出当前的
时刻，从而进行授时 ’ 。随着我国二代导航系统的
逐步建立和完善，利用我国的二代导航系统进行授
时也具有了相当重要的意义。
采用基于时间序列分析理论 ’ 的预报方法
ＡｕｔｏＲｅｇｒｅｓｓｉｖｅ（即自回归，以下简称ＡＲ）模
型来对钟差进行预报，可达到利用 ５ＰＳ进行授时的
目的。
２ ＡＲ模型
ＡＲ模型又称为时间序列模型，它是一种线性预
测，即已知Ｎ个数据，由模型推出第Ｎ点前面或后
面的数据（设推出Ｐ点）。
在实际应用中，原始数据序列往往呈现一定的
趋势或周期特征，显然，这类数据序列不能满足ＡＲ
模型对时间序列的平稳性要求。而对原始数据进行
差分运算时消除趋势性比较简单易行。我们就把用
差分后的数据序列建立的时间序列模型称为ＡＲ模
型。显然，用ＡＲ进行建模和预测的关键是根据数据