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GPS精密授时系统的研制

北斗+GPS光纤拉远授时系统

GPS/北斗光纤拉远授时系统有效解决TD-SCDMA基站选址难题中国移动建设运营的第三代移动通信TD-SCDMA-SCDMA网络是严格要求同步的 TD-SCDMAD系统，目前基站的时间同步由单一GPS授时系统实现。传统GPS授时系统，由于拉远距离、工程施工和抗干扰能力等受限因素，限制了TD-SCDMA系统采用BBU+RRU 光纤拉远分布式基站的优势发挥，在TD-SCDMA站址选择日益困难的现状下，进一步加剧基站选址的难度，已经成为TD-SCDMA站址选址的瓶颈。在TD-SCDMA网络工程建设中，TD-SCDMA站址选择成为基站建设的重点问题，需主要克服以下几点：首先，GPS天线与基站BBU侧的接收机通过射频馈线连接，射频馈线较粗而且韧性差不易弯曲，其工程施工的难度限制了BBU与天面的拉远距离，极大地降低了BBU机房选址的灵活性；其次，射频馈线的信号衰减性限制了GPS射频信号的传输距离，拉远距离为百米之外就需要增加线路补偿放大器，加装放大器既增加了故障维护点又加大了施工难度，进一步加大新增站址的BBU机房选址灵活性；另外，GPS卫星系统属于美国军方，将使TD-SCDMA系统的正常运行受制于人，非常情况下，卫星系统一旦关闭或受干扰，TD-SCDMA系统将工作紊乱和瘫痪，整网安全存在很大隐患。在TD-SCDMA网络建设过程中，GPS授时系统的替代解决方案一直是中国移动研究的课题之一，大唐移动与中国移动持续加强创新合作，面对网络工程建设中的实际问题，推出了GPS/北斗双模一体化光纤拉远授时系统解决方案。该方案采用GPS/北斗双模一体化设计，相比传统GPS授时系统在拉远距离、工程实施、抗干扰能力、美化天面外观、安装维护便捷性等方面有明显的优势，可实现TD-SCDMA系统天线和GPS/北斗天线的共抱杆安装，给GPS/北斗天线布放及基站选址提供了极大的灵活性，有效解决了网络建设中的基站选址难题，满足运营商快速建网的需求。 GPS/北斗光纤拉远授时系统解决工程施工难题针对传统GPS单一授时系统普遍存在的传输距离受限、施工困难、易受干扰及安全隐患的问题，为适应更广泛的布站场景，本方案采用GPS/北斗双模一体化设计，并且采用光纤拉远的方法有效解决工程施工中传输距离受限和施工困难的难题。一体化GPS/北斗光纤拉远授时系统方案，就是在天面部分将GPS/北斗天线与接收机进行一体化设计，接收机输出的PPS与TOD信息通过光纤拉远的方法传输给基站机房内的BBU，BBU时钟恢复模块恢复PPS和TOD信息，并且传送到BBU需要同步的模块。基站设计不再需要考虑接收机的类型（GPS/北斗）、型号、厂家、尺寸等一系列问题，只需要基站和拉远接收机有相同的标准接口和时间传输机制（如图1所示）。

GPS自动授时数码管显示程序

#include "reg52.h" #define LEDPORT P0 sbit D1=P3^4; sbit D2=P3^5; sbit D3=P3^6; sbit D4=P3^7; sbit LED=P2^5; sbit CLK=P2^1; sbit IO=P2^2; sbit RST=P2^3; sbit ACC0=ACC^0; sbit ACC7=ACC^7; unsigned char flash; unsigned char dp=0xff; bit rev_start,rev_stop; unsigned char code tab[]={0xA0,0xBE,0x64,0x2C,0x3A,0x29,0x21,0xBC,0x20,0x28,0xff};//数码管码表 unsigned char buf[80]; //请把GPS那货发来的数据放到我的肚子里 void TimerInit() { TMOD=0x21; TH0 = 0xF1; //4ms左右 TL0 = 0x9A; EA=1; ET0=1; TR0=1; SCON = 0x50; //使用串行工作方式1，10位异步收发8位数据，波特率可变（由T1的溢出率控制） TH1 = 0xFD; //9600波特率的初值 TL1 = TH1; //9600波特率的初值 ES = 1; TR1 = 1; } void inputbyte(unsigned char ucDa) { unsigned char i; ACC = ucDa;

for(i=8; i>0; i--) { IO = ACC0; //相当于汇编中的RRC CLK = 1; CLK = 0; ACC = ACC >> 1; } } unsigned char outputbyte(void) { unsigned char i; for(i=8; i>0; i--) { ACC = ACC >>1; //相当于汇编中的RRC ACC7 = IO; CLK = 1; CLK = 0; } return(ACC); } /******************************************************************** * * 名称: v_W1302 * 说明: 先写地址，后写命令/数据 * 功能: 往DS1302写入数据 * 调用: v_RTinputbyte() * 输入: ucAddr: DS1302地址, ucDa: 要写的数据 * 返回值: 无 ***********************************************************************/ void write(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa) { RST = 0; CLK = 0; RST = 1; inputbyte(ucAddr); //地址，命令 inputbyte(ucDa); //写1Byte数据 CLK = 1; RST =0; } /******************************************************************** * * 名称: uc_R1302

北斗卫星时间同步系统的重要性

北斗卫星时间同步系统的重要性概述电脑时间走时不准时常有的事，不准确的电脑时钟对时网络结构以及其中的应用程序的安全性会产生较大的影响，尤其是那些对没有实现网络同步而导致的问题比较敏感的网络质量或应用程序。要得到最佳的网络表现，就得向系统提供标准的时间信息，这时可以选用北斗卫星时间同步系统来实现时间统一，千万不要等到出了问题才认识到时间同步的重要性。如果没有时间同步，网络指令是没法正常运行的，时间同步直接影响网络指令的领域有：记录文件安全、审核和监控、网络错误检查和复原、文件时间戳目录服务、文件及指令存取安全与确认、分散式计算、预设操作、真实世界世界值等等。北斗授时北斗授时是通信网络安全组网的根本保证就同步网而言，我国的频率同步网采用的是多基准混合同步方式，即全网部署多个1级基准时钟设备，并且需配置高性能的卫星授时接收机，以保证全网的定时性能。我国的时间同步网则采用分布式组网方式，即在每个时间同步设备上均需配置高性能的卫星授时接收机，以保证全网的时间精度。就移动通信网络而言，CDMA基站、CDMA2000基站、TD-SCDMA基站等均需要高精度的时间同步，目前是在每个基站上配置GPS授时模块。如果基站与基站之间的时间同步不能达到一定要求，将可能导致在选择器中发生指令不匹配，从而导致通话连接不能正常建立，影响无线业务的接续质量。北斗授时性能可以满足通信网络的需求，基于北斗/GPS双模的授时设备最早在2003年进入通信领域，在2008年之前主要提供频率同步服务，此后可同时提供时间同步和频率同步服务。根据近十年的多次测试情况，可以看出北斗设备在正常情况下可以满足通信网中对频率同步和时间同步的要求，尤其是2008年以后生产的北斗设备其性能普遍达到了GPS卫星接收机设备的水平，完全可以满足通信网中各种通信设备对频率同步和时间同步的需求。北斗卫星同步时间的意义利用北斗卫星，才可在全球范围内用超短波传播时号；用超短波传播时号不

基于ARM的GPS同步授时系统设计.

基于ARM的GPS同步授时系统设计摘要：基于国际航海标准NMEA-0183为数据协议，以保证电力系统精准授时为目的，通过ARM微控制器STM32f103rbt6和高精度GPS接收模块NEO-5Q为核心控制数据采集和传输，实现了GPS同步授时的设计方案。系统采用GPS接收模块接收卫星发送的标准数据串，通过微控制器对GPIRMC最小定位信息中的时间数据进行筛选和处理，最后经上位机授时软件对本地计算机进行成功校时，保证了系统的可行性。关键词：NMEA-0183；Codex-M3；STM32f103；CPS 时间同步在工业应用中是十分重要的基础工作，特别是对时间要求较高的电力系统。近年来，电力系统大多采用不同厂家的计算机监控系统、谐波分析系统、故障录波装置、微机保护、电能质量计费系统等，时间数据大多是设备提供自己独立的时钟，而时钟因产品质量差异，在对时精度上都会有一定的偏差，从而使整个系统不能在统一的时间基础上进行数据的分析和比较，给事故后采取正确的故障分析判断带来很大的困难。由于电力系统传统的时间同步方法只能保证全系统时钟误差在毫秒级，很难达到目前要求的精度。GPS同步授时系统具有授时精度高、范围广、可靠性高全天候且又不受各种干扰影响的特点，因此，采用GPS同步授时系统比采用传统的时钟设备有着明显的优势，并且可广泛应用于对时统精度较高的行业中。 1 GPS同步授时系统原理如图1所示，整个系统以Cortex-M3为内核的ARM微处理器 STM32f103rbt6为核心，并采用瑞士U-Blox公司NEO-5Q GPS数据接收模块接收卫星数据，微处理器从卫星数据中提取标准UTC时间码同时将其转换成标准北京时间码传输给本地计算机，最后由上位机授时软件对本地计算机进行校时，完成授时过程。 1．1 ARM微处理器STM32f103rbt6 STM32f103rbt6是意法半导体公司一款基于Conex-M3内核的32位微控制器，它主要应用于智能仪表、变频器、工控网络、高端家电和操作界面等领域。STM32f103系列微控制器开发简单，有丰富的语句代码库，与ARM7TDMI相比运行速度最多可快35％且代码最多可省45％。综合考虑选用了此款微控制器为本系统的核心。该微控制器特点如下： 1)Cortex-M3内核、哈佛总线结构(可达90 DMIPS)； 2)20 K字节的SRAM，128 K字节的Flash；主频72 MHz，可在系统编程； 3)带唤醒功能的低功耗模式、内部RC振荡器、内置复位电路； 4)在待机模式下，典型的耗电值仅为2μA，非常适合电池供电的应

GPS卫星授时器常用的同步方式

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。本文章版权归西安同步所有，尊重原创，严禁洗稿，未经授权，

北斗卫星导航系统定位原理及应用

xxxx导航系统定位原理及其应用北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。该系统由四颗（两颗工作卫星、2颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。美国的GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度日前约20ns。。北斗一号导航定位卫星由中国空间技术研究院研究制造。四颗导航定位卫星的发射时间分别为： 2000年10月31日； 2000年12月21日； 2003年5月25日， 2007年4月14日，第三、四颗是备用卫星。2008年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的GPS卫星定位系统一起，发挥?双保险?作用。北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。北斗二代卫星定位系统的英文为Compass（即指南针），在ITU登记的无线电频段为L波段。北斗一号系统的基本功能包括：定位、通信（短消息）和授时。北斗二代系统的功能与GPS相同，即定位与授时。其工作原理如下： ?北斗一号?卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标

北斗授时

1.北斗授时工作机理在现代卫星导航系统中，为了保证系统中各个钟的精确同步，需要一个准确、稳定和可靠的时间参考，这通常是以系统中的部分钟或全部的钟为基础。利用统计平均的方法建立一个系统时间来实现。星上通常以原子钟为参考钟。系统时间与UTC之间协调方法，需要考虑国际标准时间到系统时间传递的各个环节，是提高授时准确度中的最重要一环。系统钟的同步方法，主要涉及到系统中各个钟的精确数据的收集方法和控制方法，要研究相对论效应对星载钟同步的影响，比对测量和钟驾驭方法的研究是时钟同步的基础。系统授时方法，包括卫星电文中的与时间有关的信息的制定与产生，用户终端定时技术涉及到接收、比对及控制技术等。对用户来说，北斗的授时精度主要由授时模块来提供，通常20ns，由秒脉冲同步来保证。 2.为何要时间同步对于一个进入信息社会的现代化大国，导航定位和授时系统是最重要、而且也是最关键的国家基础设施之一。现代武器实（试）验、战争需要它保障，智能化交通运输系统的建立和数字化地球的实现需要它支持。现代通信网和电力网建设也越来越增强了对精度时间和频率的依赖。为了提高民用定位定时的性能和可靠性、安全

性，利用这些卫星系统建立广域增强系统（Waas）美国、日本、欧洲和俄罗斯也在计划或研制之中。这些系统导航定位的基本概念都是以精度时间测量为基础的。正如有人所指出的那样，我们人类生活在余割四维的世界（x、y、z、t）其中一维就是时间，而另外三维的精度确定，就今天而言，没有精确的定时也是难以实现的。单从授时出发，不难理解系统发播时间的精确控制是不可缺少的。而对于导航定位，系统内部钟（星载钟和地面监测和控制台站的钟）的同步就极为关键。没有原子钟的支持，没有钟同步和保持技术的支持，实现星基导航和定位是不可能的。在完成精确时间的传递过程，需要对传播时延作精确修正，而这又需要知道用户的精确地理位置。从以上分析可以看出，无论在系统概念、技术、装备或管理上，与其他通讯和卫星系统相比，导航定位卫星系统与高精度卫星授时系统有很好的兼容性和互补性，二者是相辅相成的。从资源共享和合理利用出发，先进的卫星系统应该成为一个导航授时一体化的高精度星基四维（x、y、z、t）信息源， GPS、北斗、Glonass和正在研制中的Galileo，无不把其授时功能提到仅次于导航定位的重要地位。以便满足个行各业对精度时间和频率日益增长的需求。一般的电子设备晶振的精度为6~12ppm，亦即每秒有约9微秒（平均）的误差，1小时累积约32毫秒误差，1天累积约0.8秒误差，一个月累积约23秒误差，1年累积约280秒误差。可见日常工

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9 10-．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。这个系统向全球范围内的用户提供高精度的三维位置和精密时间信息。 0.2 GPS系统的组成 GPS 系统主要由 3 大部分组成，即空间星座部分、地面控制部分和用户设备部分（图 0-1）。图 0-1 GPS 系统的组成（1）、空间星座部分

北斗卫星导航系统常识简介

北斗卫星导航系统常识简介集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

北斗卫星导航系统常识简介一、北斗卫星导航系统现状中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（又称24小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。一般用作通讯、气象等方面）和30颗非静止轨道卫星组成，2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016年10月已成功发射16颗北斗导航卫星。 2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。北斗

北斗授时介绍

卫星授时介绍 1 概述 1.1 北斗系统介绍 “BD一号”系统是我国自行研制和建立的一种区域卫星导航定位通信系统，又称：“双星定位”系统或“BD一号”系统。主要是利用两颗地球同步卫星来测量地球表面和空中的各种用户的位置，并同时兼有双向报文通信和定时授时的功能。该系统集测量技术、定位技术、数字通信和扩频技术为一体，是一种全天候的覆盖我国及周边国家和地区的区域性卫星导航、定位、通信系统。随着2003年5月25日“BD一号”系统的第3颗卫星成功发射升空，将进一步完善“BD一号”系统工作的稳定性和可靠性。 “BD一号”系统主要由一个地面中心站、两颗地球同步卫星（目前3颗）、若干个专用测轨站和标校站，以及成千上万个各类用户机等部分组成。用户机是“BD一号”卫星导航定位通信系统的应用终端，可以应用于各种不同的载体之中。按应用的载体不同，用户机可以分为：手持（单兵携带）型、车载型、舰载型、机载型和弹载型等；按用途不同又分为指挥型、定位型、授时型、信息接收型和组合功能型等。与GPS、GLONASS卫星导航定位系统相比，具有我国自主知识产权的“BD一号”系统在国防军事领域的部队作战、训练、科研、武器装备等方面，在公安、武警和民用交通运输、地质、科考、探险、地形测绘等领域中将具有更加广泛和深入的应用前景，该系统的建立和应用不仅会对我国国防现代化建设和国民经济建设作出重大的贡献，而且对国民经济的发展也会带来巨大的社会经济效益。 1.2 工作原理概述 “BD一号”系统的工作原理是“三球交会测量原理”，即: 以位置已知的两颗地球同步卫星为两个球心，以它们分别到用户的距离（要完成的测量量）为半径可以作两个球面；以地球的球心为中心，以地球的半径加上用户的高程为半径作出第三个球面，三个球面的交会点排除其镜象点即为用户的位置。 “BD一号”系统的定位工作过程是: 首先由地面中心站向两颗地球同步卫星发送确定格式的询问信号，两颗地球同步卫星将询问信号广播转发给服务区域内的各种用户机。当用户机接收到一颗地球同步卫星转发的信号以后，自动搜索、捕获和稳定跟踪

gps授时系统的应用

gps授时系统的应用将局域网上各种需要同步时钟的设备的时间信息基于GPS时间偏差限定在足够小的范围内，这种时钟系统便就叫做GPS授时系统。有源同步和无源同步任何时间应用系统都应该具有维持时间增长和缩减，该应用系统的用户获取时间的事实上已经成为世界上大多数时间应用系统的基本唯一途径就是访问系统的时间保持体系该时间保时间标准，用户计算机内部的时间同步必须与有源实践同步，即必须引访问系统时间保持体系的过程就是用户将自己的时入GPS的时间信号才显得有绝对的意义，在这里，我钟与内部时间基准同步的过程。由于该系统的内部们将计算机网络中能够起到维持时间增长、保持时间时间基准与外部时间没有关联，同步过程仅限于内稳定的体系称之为时间服务器部。所以，我们可称之为无源同步或相对同步。世界协调时与国际原子时保持一致，国际时间管理局将分布在世界25个国家的10多个原子时标经过加权平均以后得到的时间，并且，世界所有官方的标准时间系统都遵从UTC的跳秒。 UTC时间被称为绝对标准时间，用于研究时，同时也被称为自然的物理时间。GPS信号中的高精密时间信号主要由每颗卫星上装载的两个艳原子钟和两个铆原子钟来维持，并且通过地面控制站与UTC保持同步。GPS的时间信号事实上已经成为世界上大多数时间应用系统的基本时间标准，所以研究计算机网络的时间同步必须研究有源同步，即必须引入GPS的时间信号才显得有绝对的意义，在这里，我们

将计算机网络中能够起到维持时间增长、保持时间稳定的体系称之为GPS授时系统。时间传递方法从GPS到时间服务器的传递从GPS将PTS信号通过计算机网络时间服务器传递到网络时间客户单元必须经过两个步骤:即先从GPS到时间服务器的直接时间传递,和从时间服务器到时间客户单元的网络协议传递。直接时间传递技术主要包括3种类型6种方式第1种类型是编码型,主要有串行口RS232C时间编码和IRIG一B时统编码两种方式。其共同特征是将年月日时分秒毫秒等时间信息以二进制、BCD或者ASCll编码方式定义到被传递的电平位和字节中去通常以异步方式传递,连接使用标准接口,使用相对方便简洁。第2种类型是脉冲型,主要有1pps，lppm，lpph种方式,它们都是周期脉冲定时信号,这些脉冲信号都有着固定的上升沿宽度和脉冲宽度要求,并且其上升沿都严格与UTC保持优于lus的同步准确度。第3种类型是频率参考信号,往往是一种伴生调制信号。 gps授时系统产品 GPS授时系统在先有的时钟服务器的基础上，又大幅度提高授时系统的各项性能指标，使得减少故障率及提高工作效率。基本上完全可以和国外先进的GPS授时系统相媲美。 GPS授时系统接收GPS卫星和北斗卫星授时时间信号，将标准UTC 时间信息通过网络传输，为网络设备提供精确、标准、安全、可靠和

《“北斗卫星导航系统”》阅读练习及答案

阅读下面的文字，完成各题。材料一：材料二： 2005年，当时正在建设的北斗二号系统的“原子钟”突遇问题。原子钟就如同一块“手表”，为卫星导航用户提供精确的时间信息服务。事实上，高精度的时间基准技术是卫星导航系统最核心的技术，直接决定着系统导航定位精度，对整个工程成败起着决定性作用，其重要性如同人的心脏。当时还想引进，但人家就不给你。因为这是个高精度的东西，他们要对我们进行技术控制。没有原子钟，这个系统基本上就是空中楼阁。国外的技术封锁，坚定了科研人员自力更生的信念。大家有了一个共识，核心关键技术必须要自已突破，不能受制于人。当时北斗人有一句话，“六七十年代有原子弹，我们北斗人一定要有我们自己的原子钟”。他们成立了三支队伍同时开展研发，并在基础理论、材料、工程等领域同步推进。就这样，仅仅用了两年的时间，科研团队就攻克了

原子钟这个最大技术屏障。不仅如此，现在用在北斗三号上的原子钟，已提升到每300万年才会出现1秒误差的精度，完全满足了我国的定位精度要求。（摘编自“央视网”）材料三： 2018年7月29日9时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火费，以“一箭双星”的方式成功发射第33、34颗北斗导航卫星。这是北斗三号全球组网卫星的第四次发射。两颗卫星均属于中圆地球轨道卫星，是我国北斗三号系统第9、10颗组网卫星。根据计划，2018年年底前将建成由18颗北斗三号卫星组成的基本系统，为“一带一路”沿线国家提供服务。从这次发射开始，北斗卫星组网发射进入前所未有的高密度期。（摘编自“新华网”）材料四：据俄罗斯《劳动报》网站2018年8月26日报道，中国已与美国的全球定位系统（GPS）和俄罗斯的“格洛纳斯”全球卫星导航系统展开激烈竞争。今年北斗系统将开始向“一带一路”沿线国家和地区提供基本导航服务。两年之后，北斗将向全球提供导航服务。报道认为，中国对太空领先地位的积极争夺令美国等太空强国感到不安。尽管中国每年对太空项目的60亿美元投入与美国的400亿美元相差甚远，但中国发射的卫星数量却与美国不相上下。此外，中

北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统- 简介北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国独立发展、自主运行，并与世界其他卫星导航系统兼容互用的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统既能提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，还具备短报文通信、差分服务和完好性服务特色，是中国国家安全、经济和社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。北斗卫星导航系统包括北斗一号和北斗二号两代导航系统。其中北斗一号用于中国及其周边地区的区域导航系统，北斗二号是类似美国GPS的全球卫星导航系统。[1] 北斗卫星导航系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的中国卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。[2] 三步走按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则，北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进。具体如下：第一步，2000年建成北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。第二步，建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。第三步，2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。[3][4] 北斗卫星导航系统- 系统组成

北斗导航卫星应用战略图北斗卫星导航系统包括北斗一号和北斗二号的2代系统，由空间段，地面段，用户段三部分组成。空间段空间段包括五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星。地球静止轨道卫星分别位于东经5 8.75度、80度、110.5度、140度和160度。非静止轨道卫星由27颗中圆轨道卫星和3颗同步轨道卫星组成。地面站地面段包括主控站、卫星导航注入站和监测站等若干个地面站。主控站主要任务是收集各个监测站段观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文和差分完好性信息，完成任务规划与调度，实现系统运行管理与控制等。注入站主要任务是在主控站的统一调度下，完成卫星导航电文、差分完好性信息注入和有效载荷段控制管理。监测站接收导航卫星信号，发送给主控站，实现对卫星段跟踪、监测，为卫星轨道确定和时间同步提供观测资料。用户段用户段包括北斗系统用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。系统采用卫星无线电测

GPS授时精度

GPS授时系统编辑 GPS授时系统是针对自动化系统中的计算机、控制装置等进行校时的高科技产品，GPS授时产品它从GPS卫星上获取标准的时间信号，将这些信息通过各种接口类型来传输给自动化系统中需要时间信息的设备（计算机、保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、安全自动装置、远动RTU），这样就可以达到整个系统的时间同步。中文名GPS授时系统外文名GPS time transfer system 设备计算机、保护装置机组分散控制系统(DCS) 目录 1前言 2简介 1前言编辑随着计算机和网络通信技术的飞速发展，火电厂热工自动化系统数字化、网络化的时代已经到来。这一方面为各控制和信息系统之间的数据交换、分析和应用提供了更好的平台、另一方面对各种实时和历史数据时间标签的准确性也提出了更高的要求。使用价格并不昂贵的GPS时钟来统一全厂各种系统的时钟，已是目前火电厂设计中采用的标准做法。电厂内的机组分散控制系统(DCS)、辅助系统可编程控制器(PLC)、厂级监控信息系统(SIS)、电厂管理信息系统(MIS)等的主时钟通过合适的GPS时钟信号接口，得到标准的TOD(年月日时分秒)时间，然后按各自的时钟同步机制，将系统内的从时钟偏差限定在足够小的范围内，从而达到全厂的时钟同步。 2简介编辑一、GPS时钟及输出 1.1 GPS时钟

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)由一组美国国防部在1978年开始陆续发射的卫星所组成，共有24颗卫星运行在6个地心轨道平面内，根据时间和地点，地球上可见的卫星数量一直在4颗至11颗之间变化。 GPS时钟是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接受装置。为获得准确的GPS时间，GPS时钟必须先接受到至少4颗GPS卫星的信号，计算出自己所在的三维位置。在已经得出具体位置后，GPS时钟只要接受到1颗GPS 卫星信号就能保证时钟的走时准确性。作为火电厂的标准时钟，我们对GPS时钟的基本要求是：至少能同时跟踪8颗卫星，有尽可能短的冷、热启动时间，配有后备电池，有高精度、可灵活配置的时钟输出信号。 1.2 GPS时钟信号输出目前，电厂用到的GPS时钟输出信号主要有以下三种类型： 1.2.1 1PPS/1PPM输出此格式时间信号每秒或每分时输出一个脉冲。显然，时钟脉冲输出不含具体时间信息。 1.2.2 IRIG-B输出 IRIG(美国the Inter-Range Instrumentation Group)共有A、B、D、E、G、H几种编码标准(IRIG Standard 200-98)。其中在时钟同步应用中使用最多的是IRIG-B编码，有bc电平偏移(DC码)、1kHz正弦载波调幅(AC码)等格式。IRIG-B信号每秒输出一帧(1fps)，每帧长为一秒。一帧共有100个码元(100pps)，每个码元宽10ms，由不同正脉冲宽度的码元来代表二进制0、1和位置标志位(P)，见图1.2.2-1。为便于理解，图1.2.2-2给出了某个IRIG-B时间帧的输出例子。其中的秒、分、时、天(自当年1月1日起天数)用BCD码表示，控制功能码(Control Functions，CF)和标准二进制当天秒数码(Straight Binary Seconds Time of Day，SBS)则以一串二进制“0”填充(CF和SBS可选用，本例未采用)。 1.2.3 RS-232/RS-422/RS-485输出此时钟输出通过EIA标准串行接口发送一串以ASCII码表示的日期和时间报文，每秒输出一次。时间报文中可插入奇偶校验、时钟状态、诊断信息等。此输出目前无标准格式，下图为一个用17个字节发送标准时间的实例： 1.3电力自动化系统GPS时钟的应用

北斗二号卫星导航系统介绍与应用

北斗二号卫星导航系统介绍及应用南京工业大学工业工程北斗二号卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗二号系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗二号卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO等其他卫星导航系统兼容的终端组成。北斗二号卫星导航系统是在北斗一号的基础上建设的卫星导航系统，但其并不是北斗一号的简单延伸，完整构成的北斗二号卫星导航系统是一个类似于GPS和GLONASS的全球导航系统。一．研发背景 1.重要的战略意义战略意义一：建设北斗卫星导航系统，是提高我国国际地位的重要载体战略意义二：是促进和推动经济社会发展的强大动力。战略意义三：是推动我国信息化建设的重要保证。战略意义四：是应对重大自然灾害的生命保障。战略意义五：是增强武器效能，维护国家安全的根本命脉v战略意义七：是我国履行航天国家国际责任的需要。战略意义八：对提升中国航天的能力，推动航天强国建设意义重大。 2.北斗一号卫星导航系统及其不足北斗一号卫星导航系统是我国第一代区域卫星导航系统，也是继GPS和GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。作为我国自主建设的卫星导航系统，其政治，经济，军事意义不言而喻。同美国的GPS相比。有其独特之处，如其具有短信通讯功能就是GPS所不具备的，但总体来看，北斗一号存在明显不足： 1.定位原理：北斗一号是主动式双向测距二维导航，地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据；GPS是被动式伪码单向测距三维导航，由用户设备独立解算自己三维定位数据。 2.用户容量：北斗一号由于是主动双向测距的询问应答系统，其用户设备容量有限；GPS是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此GPS的用户设备容量是无限的 3.生存能力：和所有导航定位卫星一同一样，北斗一号基于中心控制系统和卫星的工作，但是北斗一号对中心控制系统的依赖性明显要大的多，因为定位解算在那里而不是由用户设备完成 4.实时性：北斗一号用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的

北斗卫星授时介绍

北斗卫星授时介绍北斗卫星授时介绍 1 概述 1.1 北斗系统介绍 “BD一号”系统是我国自行研制和建立的一种区域卫星导航定位通信系统，又称：“双星定位”系统或“BD一号”系统。主要是利用两颗地球同步卫星来测量地球表面和空中的各种用户的位置，并同时兼有双向报文通信和定时授时的功能。该系统集测量技术、定位技术、数字通信和扩频技术为一体，是一种全天候的覆盖我国及周边国家和地区的区域性卫星导航、定位、通信系统。随着2003年5月25日“BD一号”系统的第3颗卫星成功发射升空，将进一步完善“BD一号”系统工作的稳定性和可靠性。 “BD一号”系统主要由一个地面中心站、两颗地球同步卫星（目前3颗）、若干个专用测轨站和标校站，以及成千上万个各类用户机等部分组成。用户机是“BD一号”卫星导航定位通信系统的应用终端，可以应用于各种不同的载体之中。按应用的载体不同，用户机可以分为：手持（单兵携带）型、车载型、舰载型、机载型和弹载型等；按用途不同又分为指挥型、定位型、授时型、信息接收型和组合功能型等。与GPS、GLONASS卫星导航定位系统相比，具有我国自主知识产权的“BD一号”系统在国防军事领域的部队作战、训练、科研、武器装备等方面，在公安、武警和民用交通运输、地质、科考、探险、地形测绘等领域中将具有更加广泛和深入的应用前景，该系统的建立和应用不仅会对我国国防现代化建设和国民经济建设作出重大的贡献，而且对国民经济的发展也会带来巨大的社会经济效益。 1.2 工作原理概述 “BD一号”系统的工作原理是“三球交会测量原理”，即: 以位置已知的两颗地球同步卫星为两个球心，以它们分别到用户的距离（要完成的测量量）为半径可以作两个球面；以地球的球心为中心，以地球的半径加上用户的高程为半径作出第三个球面，三个球面的交会点排除其镜象点即为用户的位置。 “BD一号”系统的定位工作过程是: 首先由地面中心站向两颗地球同步卫星发送确定格式的询问信号，两颗地球同步卫星将询问信号广播转发给服务区域内的各种用户机。当用户机接收到一颗地球同步卫星转发的信号以后，自动搜索、捕获和稳定跟踪该卫星信号。经过一定的信息处理和时延后，再按确定的格式同时向两颗地球同步卫星播发自己的应答信号。两颗地球同步卫星将其应答信号转发到地面中心站。地面中心站接收到该应答信号以后，测量整个应答信号的往返总时延，并根据地面中心站至两颗同步卫星的距离、用户机的高度等数据信息，解算出该用户机（即载体）在地球表面或空中的当前位置。再由地面中心站经过地球同步卫星把该位置信息传送给用户机，在用户机的显示器上显示其当前地理坐标位置，完成了用户机的单收双发定位工作模式。如果用户机同时接收到两颗地球同步卫星的信号，并测量出两个询问信号的时差后，将该时差通过一颗地球同步卫星转发给地面中心站，地面中心站的计算机根据该时差值就可以解算出用户机（即载体）在地球表面或空中的当前位置，并发送给用户机，完成了双收单发的定位工作模式。地面中心站发送广播询问信号的同时也可以传送通信电文。用户机可以通过自己的应答信号向地面中心站传送需要发送的通信信息，因而该系统具备双向通信功能。地面中心站所发送的广播询问信号中还可以发播标准时间信号，用户机应用这些信号可以进行校时，所以该系

基于单片机的GPS授时系统设计分析

基于单片机的GPS授时系统设计分析摘要随着科学技术的进步，增强型单片机的出现，使很多领域发生的革命，其作用使仪表向微型化、智能化、数字化发展，同时也提高仪表的精度、速度和自动化程度。本文通过GPS授时原理的分析，设计出了利用单片机把GPS 的时间信号转化成GPS时间并显示在显示屏上的过程，既经济又有效，同时也为生产生活提供精确时间。关键词GPS授时；单片机；精确时间 0 引言随着人类在各行各业取得进步，科学技术也得到最大限度的发展，原子钟的使用可以使时间精度达到纳秒级，同时精确的时间也为科学技术的发展提供最基本的保障。GPS授时系统就是利用一定的接收设备接收卫星上的原子钟的精确时间信号，传送给单片机，单片机处理后并发往显示设备，为人们的生产生活提供精确的时间。 GPS全球定位系统是通过美国通讯卫星高精度、可连续、实时定位模式下的定位系统，它可以同时向用户发送用户的三维坐标和精确定时。能为全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统等服务。GPS由三个系统组成：空间卫星系统、地面监控系统和用户接收系统。目前，单片机主要应用于工业领域，单片机除了具有数值计算能力，还有相当强大的控制功能，用于实时监测和实时控制，在各个领域具有非常重要的作用。本文利用单片机和普通的接收机设计GPS授时系统，获得精确的GPS时间,既可以对设备进行精确控制，也可以使系统内的所有设备时间同步，比之当前价格昂贵的授时型接收机经济、实用，更容易使公众接受。 1 GPS授时系统原理 GPS系统分3大部分：一是空间卫星系统，有工作卫星21颗，备用卫星3颗；二是地面监控系统，主控站1个，注入站3个，监测站5个；三是GPS用户接收系统，包括接收机、单片机、显示屏。 1.1空间卫星系统 GPS系统中有工作卫星21颗，备用卫星3颗．每颗卫星上都有4台高精度原子钟（铆钟和艳钟各2个），这也是GPS卫星的核心设备。它发射出标准频率，为GPS定位提供精度非常高的时间信号。这些卫星都是等间隔地分布在6个轨道面上，轨道面夹角为60°，这样分布方式可以保证了地球上的所有位置均有4颗以上的GPS卫星同时存在。GPS卫星定位精度高，虽然在地面无线电波定位精度受到的干扰比较大，而且受电离层和对流层的影响，但是通过人们对电离层和对流层的传播规律的认识，也找到了解决办法，建立起了误差修正模型，可以获得精确的时间信息。 1.2地面监控系统地面监控系统包括主控站、监测站和注入站，主控站位于加利福尼亚州科罗拉多的Falcon空军基地联合航天工作中心．主控站主要接收GPS卫星信号，以及协调和管理所有地面监控系统的工作。 1.3 GPS用户系统 GPS用户接收系统主要有用户接收机、控制部分（单片机）和显示设备。接收机接收GPS卫星发送的星历参数和时间信号，然后把这些数据传送给单片机，