GPS如何授時(shí)？gps授時(shí)pps怎么用？GPS授時(shí)系統(tǒng)授時(shí)原理又是什么？針對這些疑問我們下面來介紹一下。

  GPS授時(shí)系統(tǒng)是一個由美國開發(fā)的空基全天侯導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS授時(shí)系統(tǒng)用以滿足在地面或近地空間內(nèi)獲取在一個通用參照系中的位置、速度和時(shí)間信息的要求。

  GPS授時(shí)系統(tǒng)實(shí)施的是“到達(dá)時(shí)間差”（時(shí)延）的概念：利用每一顆GPS衛(wèi)星的精確位置和連續(xù)發(fā)送的星上原子鐘生成的導(dǎo)航信息獲得從衛(wèi)星至接收機(jī)的到達(dá)時(shí)間差。

  在GPS授時(shí)系統(tǒng)觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機(jī)可以根據(jù)兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。

  按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對定位（差分定位）。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對定位（差分定位）是根據(jù)兩臺以上接收機(jī)的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點(diǎn)之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應(yīng)采用相位觀測值進(jìn)行相對定位。

  GPS衛(wèi)星在空中連續(xù)發(fā)送帶有時(shí)間和位置信息的無線電信號，供GPS接收機(jī)接收。由于傳輸?shù)木嚯x因素，接收機(jī)接收到信號的時(shí)刻要比衛(wèi)星發(fā)送信號的時(shí) 刻延遲，通常稱之為時(shí)延，因此，也可以通過時(shí)延來確定距離。GPS衛(wèi)星和GPS接收機(jī)同時(shí)產(chǎn)生同樣的偽隨機(jī)碼，一旦兩個碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，接收機(jī)便能測定時(shí)延；將時(shí)延乘 上光速，便能得到距離。

   每顆GPS授時(shí)衛(wèi)星上的計(jì)算機(jī)和導(dǎo)航信息發(fā)生器非常精確地了解其軌道位置和系統(tǒng)時(shí)間，而監(jiān)測站網(wǎng)保持連續(xù)跟蹤衛(wèi)星的軌道位置和系統(tǒng)時(shí)間。位于科羅拉 多州施里弗（Schriever）空軍基地內(nèi)的主控站與其運(yùn)控段一起，至少每天一次對每顆GPS衛(wèi)星注入校正數(shù)據(jù)。注入數(shù)據(jù)包括：星座中每顆衛(wèi)星的軌道位 置測定和星上時(shí)鐘的校正。這些校正數(shù)據(jù)是在復(fù)雜模型的基礎(chǔ)上算出的，可在幾個星期內(nèi)保持有效。

  GPS授時(shí)系統(tǒng)授時(shí)原理是由每顆衛(wèi)星上原子鐘的銫和銣原子頻標(biāo)保持的。這些星鐘一般來講精確到世界協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）的幾納秒以內(nèi)，UTC是由觀象臺的“主鐘”保持的，每臺主鐘的穩(wěn)定性為若干個10-13秒。GPS衛(wèi)星早期采用兩部銫頻標(biāo)和兩部銣頻標(biāo)，后來逐步改變?yōu)楦嗟夭捎勉滎l標(biāo)。通常，在任一時(shí)間內(nèi)，每顆衛(wèi)星上只有一臺頻標(biāo)在工作。我們想要得到高精度的導(dǎo)航定位結(jié)果，就需要對時(shí)間測量得很準(zhǔn)的設(shè)備，這個在衛(wèi)星上主要是通過星載原子鐘得到的，星載原子鐘包括氫原子鐘、銣鐘等設(shè)備，原子鐘的原理是：原子中的電子從一個能級躍遷到另一個能級的時(shí)候頻率很穩(wěn)定，以這個頻率作為鐘擺就能得到非常精準(zhǔn)的時(shí)間。

  GPS授時(shí)原理是在任意時(shí)刻能同時(shí)接收其視野范圍內(nèi)4~8顆衛(wèi)星的信號，其內(nèi)部硬件電路和軟件通過對接收到的信息進(jìn)行編碼和處理，能從中提取并輸出兩種時(shí)間信號：一個是間隔為1秒的同步脈沖信號1PPS，其脈沖前沿與UCT的同步誤差不超過1ns，二是包括在串口輸出信息中的UCT時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒），它是與1PPS脈沖想對應(yīng)的。一旦天線位置固定下來，GPS授時(shí)只需要接收一顆衛(wèi)星的信號變可維持其精密的時(shí)間輸出。

下面以北斗時(shí)頻的XBD211 NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器為例介紹GPS授時(shí)系統(tǒng)的授時(shí)原理：

  XBD211-XO (GPS+北斗+恒溫晶振）網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器是為大、中型局域網(wǎng)設(shè)備提供精確、標(biāo)準(zhǔn)、安全、穩(wěn)定的多功能網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步服務(wù)的解決方案， XBD211-XO (GPS+北斗+恒溫晶振）網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器采用高精度GPS/北斗雙模授時(shí)接收機(jī)，提供精確的秒同步時(shí)鐘信號，并由GPS/北斗授時(shí)接收機(jī)秒信號馴服校準(zhǔn)，內(nèi)置高穩(wěn)定度恒溫晶振，并由GPS/北斗授時(shí)接收機(jī)秒信號馴服校準(zhǔn)，守時(shí)精度實(shí)現(xiàn)日漂移10微秒，XBD211-XO (GPS+北斗+恒溫晶振）網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器采用軟硬件協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)的NTP和SNTP網(wǎng)絡(luò)對時(shí)協(xié)議，工業(yè)級服務(wù)器主板，同時(shí)還可支持串口授時(shí)、1PPS脈沖信號輸出，B碼輸出等功能。

  XBD211-XO (GPS+北斗+恒溫晶振）網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器提供的高精度的網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘直接溯源于GPS/北斗系統(tǒng)中各個衛(wèi)星的原子鐘（也可以根據(jù)用戶的要求選擇其他衛(wèi)星授時(shí)系統(tǒng)作為時(shí)間的基準(zhǔn)源），設(shè)備由高精度高靈敏度授時(shí)型GPS接收機(jī)、高可靠性工業(yè)級服務(wù)器主板、高亮度OLED液晶顯示屏和高品質(zhì)1U工業(yè)機(jī)箱等部件組成， XBD211-XO (GPS+北斗+恒溫晶振）網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器采用高效的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，配合北斗時(shí)頻自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星授時(shí)、網(wǎng)絡(luò)同步、頻率測控等技術(shù)，XBD211-XO (GPS+北斗+恒溫晶振）網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器系統(tǒng)整體功耗小，采用無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，可以為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、流程控制管理系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)上B2B系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫的保存及維護(hù)等系統(tǒng)需要提供精密的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號和時(shí)間戳服務(wù)，已經(jīng)被成功應(yīng)用于政府金融、移動通信、、石油、電力系統(tǒng)、交通能源、工業(yè)以及航空航天測控等領(lǐng)域。

 

標(biāo)簽:   GPS授時(shí)系統(tǒng) GPS授時(shí)原理