GPS时钟同步原理简介

1、1GPS 时钟同步原理1有关时间的一些基本概念时间（周期）与频率互为倒数关系，两者密不可分，时间标准的基础是频率标准，所以有人把晶体振荡器叫时基振荡器。钟是由频标加上分频电路和钟面显示装置构成的。四种实用的时间频率标准源（简称钟）晶体钟铷原子钟氢原子钟铯原子钟常用的时间坐标系时间的概念包含时刻（点）和时间间隔（段） 。时系（时间坐标系）是由时间起点和时 间尺度单位-秒定义（又分地球秒与原子秒）所构成。常用的时间坐标系：世界时（UT）地方时原子时（AT）协调世界时（UTC ）GPS 时2定时、时间同步与守时定时：是指根据参考时间标准对本地钟进行校准的过程）；授时（指采用适当的手段发播标准时间的过

2、程）；时间同步：是指在母钟与子钟之间时间一致的过程，又称时间统一或简称时统）；守时：是指将本地钟已校准的标准时间保持下去的过程，国内外守时中心一般都采 用由多台铯原子钟和氢原子钟组成的守时钟组来进行守时，守时钟组钟长期运行性能表现最好的一台被定主钟（MC ）。2. GPS时间是怎样建立的为了得到精密的 GPS 时间，使它的准确度达到 100ns （相对于 UTC （ USNO/MC ）:每个 GPS 卫星上都装有铯子钟作星载钟；GPS 全部卫星与地面测控站构成一个闭环的自动修正系统；采用 UTC （USNO/MC ）为参考基准。3. GPS定位、定时和校频的原理GPS定位原理是基于精确测定 G

3、PS 信号的传输时延（ t），以得到 GPS 卫星到用户间的距离（R） R=CX t-1（式中 C 为光速）同时捕获 4 颗 GPS 卫星，解算 4 个联立方程，可给出用户实时时刻（t）和对应的位置参数（x、y、z）共 4 个参数。R= （Xs- Xu ） 2+（Ys-Yu ） 2+ （Zs-Zu ） 1/2 - 2（式中 Xs、Ys、Zs 为卫星的位置参数； Xu、Yu、Zu 为 用户的的位置参数）。GPS定时原理基于在用户端精确测定和扣除GPS 时间信号的传输时延（ t），以达到对本地钟的定3时与校准。GPS 定时准确度取决于信号发射端、信号在传输过程中和接收端所引入的误差， 主要误差有：

4、信号发射端：卫星钟误差、卫星星历（位置）误差；信号传输过程：电离层误差、对流层误差、地面反射多路径误差;接收端：接收机时延误差、接收机坐标误差、接收机噪声误差。GPS校频原理根据频率和周期互为倒数的关系，可采用比时法（测时间间隔）的方法（以GPS 的秒信号为参考）来测量本地钟的频率准确度（ f/f）,以达到校频的目的。 f/f=（ t2- t1）/（t2-t1）- 3（式中 t2、 t1 分别为 t2、t1 时刻测得的本地钟与 GPS 时的时差值）。4.进一步提高定时准确度的几种途径采用 GPS 双频、相位测量技术；选用更高精度的 GPS 时间传递接收机；采用 GPS 共视法比对技术与卫星转发

5、双向法技术。5. GPS时钟同步在时频领域的应用国际时间标准的协调与建立从二十世纪八十年代末，国际计量局（BIPM ）的时间部，就开始正式采用标准化的GPS共视比对方法，把全世界几十个守时中心的主钟沟通起来，并建立了准确度最高的国际原子时（TAI）和国际协调世界时（UTC/BIPM ）。我国有三个实验室参加了国际时间标准的协调， 它们是：中国科学院陕西天文台（CSAO ）;4国家计量研究院（NIM ）;航天无线电计量测试研究所（BIRM ）。新型时频计量传递系统的建立(1 )、传统时频计量传递的特点：一般是按国家级计量单位、一级计量站、二级计量站和使用单位四级逐级传递；受检时频标准源或仪器设备必须往返搬运，检定校准后的状态在搬运中难免受到破 坏；传统的时频计量一般只能按检定周期(一