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（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？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（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。

GPS授时的方式有哪些？概述GPS授时是一种接受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。

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，从而可以给其他的设备进行时间同步。

GPS授时可直接给电脑/工控机进行时间同步的有三种：1、NTP/SNTP同步，2、pci/pcie板卡同步，3、串口授时。

目前我们将介绍以下3种对时方式：1、NTP/SNTP同步：使用互联网同步计算机的时间是十分方便的，这种方式在局域网内得到广泛的应用。

微软公司已将网络时间协议（NTP）嵌入到Windows XP系统中，只要计算机能联网，就能进行局域网或广域网内的计算机时间校准。

标准的NTP 协议采用的是RFC 1350标准，简化的网络时间协议（SNTP）采用的是RFC 1769标准。

NTP协议包含一个64bit的协调世界时（UTC）时间戳，时间分辨率时200ps，并可以提供1~50ms的时间精度（依赖网络负载）。

但实验表明这种技术在洲际间的校准精度只能达到几百毫秒甚至只能达到秒的量级。

所以，在庞大的网络中应设立一级和二级时间服务器来解决精度的问题。

2、PCI/PCIe板卡：Pci/pcie板卡主要功能是通过PCI/PCIe卡槽供电，接收GPS卫星标准时钟信息，通过串口输出时间信息，使用我们公司研发的串口授时软件，从而可以对电脑/工控机进行校时。

3、串口授时：串口授时主要是通过220V供电，接收GPS卫星标准时钟信息，通过串口输出时间信息，使用我们公司研发的串口授时软件，从而可以对电脑/工控机进行校时，设备的大小为标准19英寸，方便客户上机架从而为客户节省空间。

厂家介绍西安同步电子科技有限公司是一家专业研发GPS授时设备的现代化高科技型公司，坐落于陕西省西安市高新技术产业开发区，一直专注于时间频率产品的研发、生产和销售，为顾客提供端到端一站式专业化时频同步系统解决方案。

“专注时频，用心服务”是我们的基本宗旨；“品牌就是风格，品牌就是价值”是我们的经营理念；“唯实、守信，求真、创新”是我们的行为准则；“互惠互利、合作共赢”是我们奉行的基本思想。

卫星导航系统中的时钟同步技术研究卫星导航系统是现代社会中不可或缺的一部分，无论是导航、航空、军事还是通信等领域都需要借助卫星导航系统实现精准定位和时间同步。

然而，由于卫星与接收器之间的距离较远，存在信号传输的误差和时钟漂移等问题，因此需要精准的时钟同步技术来保证导航系统的精度和可靠性。

一、卫星导航系统的时钟同步问题卫星导航系统中的时间同步问题主要存在于卫星时钟和地面接收器时钟之间。

由于卫星在运行轨道上时速非常快，而地面接收器相对而言是固定的，因此在信号传输过程中存在多种误差，比如信号传输的延迟和时钟漂移等。

这些误差会导致卫星和接收器的时间存在微小差异，进而会影响卫星导航系统的精度和可靠性。

二、常见的卫星导航系统时间同步方法为了解决卫星导航系统中的时间同步问题，研究人员们提出了多种方法，常见的包括以下几种：1. 单点定位法单点定位法（Point Positioning）是目前最常用的时间同步方法之一。

该方法主要通过接收三颗以上的卫星信号来精确定位接收器的位置和时间。

然后将地面接收器的时钟误差作为常数进行校正，进而实现接收器和卫星之间的时钟同步。

2. 双差定位法双差定位法（Double-Differencing Positioning）是一种在单点定位法的基础上进行改进的时间同步方法。

该方法针对两个接收器之间同时接收多颗卫星信号的情况进行优化，通过比较两个接收器之间的差异来消除不同的误差，进而实现更准确的时钟同步。

3. 相对定位法相对定位法（Relative positioning）是一种较为复杂的时间同步方法，该方法需要同时监测卫星和地面接收器的运动状态和轨迹变化情况，并通过解算两者之间的差异来进行时间同步。

相对定位法在信号传输误差、多路径效应等方面有一定的优势，但是需要较为复杂的数据处理和算法解析，适用范围相对较小。

三、时钟同步技术的发展趋势随着卫星导航系统的不断普及和更新换代，时钟同步技术也在不断发展和创新。