gps同步时钟的使用

前言

GPS同步时钟所产生的标准时间信息已经成为通信、电力、广播电视、科研、安防监控、工业控制等领域的基础保障平台之一。卫星导航定位系统可提供高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时服务，授时性能优异；高精度、低成本；安全可靠；全天候；覆盖范围广。

GPS时钟也是基于最新型GPS高精度定位授时模块开发的基础型授时应用产品。能够按照用户需求输出符合规约的时间信息格式，从而完成同步授时服务。GPS同步时钟，主要输出时标信息，包括1PPS及TOD信息和网口时间信息（NTP协议）。

GPS卫星简介

GPS定位系统工作原理是由地面主控站收集各监测站的观测资料和气象信息,计算各卫星的星历表及卫星钟改正数,按规定的格式编辑导航电文,通过地面上的注入站向GPS卫星注入这些信息。测量定位时,用户可以利用接收机的储存星历得到各个卫星的粗略位置。根据这些数据和自身位置,由计算机选择卫星与用户联线之间张角较大的四颗卫星作为观测对象。观测时,接收机利用码发生器生成的信息与卫星接收的信号进行相关处理,并根据导航电文的时间标和子帧计数测量用户和卫星之间的伪距。将修正后的伪距及输入的初始数据及四颗卫星的观测值列出3个观测方程式,即可解出接收机的位置,并转换所需要的坐标系统,以达到定位目的。简单来说GPS定位系统是靠你的车载终端中内置一张手机卡，通过手机信号传输到后台，来实现定位，GPS终端就是这个后台，可以帮你实现一键导航、后台服务、等各种人性服务。

GPS授时简介

GPS卫星授时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通信、电力、广播电视、科研、安防监控、工业控制等等，这样就可以达到整个系统的时间同步。

NTP协议

在计算机的世界里，时间非常地重要，例如对于火箭发射这种科研活动，对时间的统一性和准确性要求就非常地高，NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）是用来使网络中的各个计算机时间同步的一种协议。它的用途是把计算机的时钟同步到世界协调时UTC，其精度在局域网内可达0.1ms，在互联网上绝大多数的地方其精度可以达到1-50ms。

它可以使计算机对其服务器或时钟源（如石英钟，GPS等等）进行时间同步，它可以提供高精准度的时间校正，而且可以使用加密确认的方式来防止病毒的协议攻击。

NTP要提供准确的时间，就必须有准确的时间来源，那可以用格林尼治时间吗？答案是否定的。因为格林尼治时间是以地球自转为基础的时间计量系统，但是地球每天的自转是有些不规则的，而且正在缓慢加速，因此，格林尼治时间已经不再被作为标准时间使用。

新的标准时间，是由原子钟报时的国际标准时间UTC（Universal Time Coordinated，世界协调时）。所以NTP获得UTC的时间来源可以是原子钟、天文台、卫星，也可以从Internet上获取。

卫星授时的作用

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）在美国、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。

GPS同步时钟简介

gps时钟服务器是一种从GPS 卫星上获取实际时间，再利用电脑网络把时间资讯传递给用户。虽然还有一些比较少用或过时的协定仍然在使用，但现时最重要及广泛使用，作为时间资讯传送和同步化的协定是网络时间协定(NTP)。

SYN2101型NTP网络时间服务器接收GPS卫星信号，将这些信息通过TCP/IP网络传输，为网络设备（用户）提供精确、标准、安全、可靠和多功能的时间服务，同时产生1PPS（秒信号）同步脉冲信号及串口时间信息，前面板显示年月日时分秒等信息。

GPS同步时钟网络拓扑图如下：

产品功能

（1）GPS定时信号建立时间参考；

（2）提供1路NTP网络授时接口；

（3）支持标准的NTP、SNTP等网络对时协议；

（4）串口每秒发送一次时、分、秒、年、月、日时间信息；

（5）输出定时同步信号（1PPS），TTL接口输出；

（6）前面板显示年月日时分秒、卫星颗数及工作状态；

适用范围

（1）计算机网络、计算机应用系统、流程控制管理系统；

（2）电力厂（站）和电网中心调度的时间统一系统及各种时间显示屏；

（3）电子商务系统、B2B网上系统以及数据库的保存及维护等系统；

（4）广电、金融、移动通信、石油、电力、交通、工业以及国防等领域。

**特点总结

1、gps授时系统，精度高,同步快。
2、高品质的工业级元件，高水准的电气设计，高密度集成的电路结构，使装置拥有优异的电气隔离和电磁屏蔽表现，整机无可调节器件，**提高了装置抗干扰性能与可靠性保障。
3、gps授时系统提供一路TTL脉冲信号供时钟的准确度指标测试。

4、gps授时系统提供网口输出，供电力、电信、金融、广电、交通、安防行业校时服务。
　　5、持单星授时模式，适用于收星效果不佳的情况，有蘑菇头天线及吸盘式天线可供选择。
　　6、前面板有工作状态指示，便于运行值班人员的日常巡视。
　　7、gps授时系统可通过数码管显示跟踪到的有效卫星个数，在线显示装置的收星状况及工作状态。
　　8、gps授时系统采用全模块化即插即用结构设计，支持板卡热插拔，配置灵活，维护方便，同时为将来电厂/变电站改造扩建时增加或更改对时信号接口提供了方便。

9、gps授时系统的机箱为进口铝板铬酸钝化、拉细丝哑银，经过钝化处理的铝板，铝板铬酸钝化使其表面形成了一层致密的钝化膜可以达到抗腐蚀的目的，现有黑色机箱和银白色机箱可供用户选择。

10、采用SMT表面贴装技术生产，以高速芯片进行控制，无硬盘和风扇设计，精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、全自动智能化运行，免操作维护，适合无人值守。

精度的重要意义

在互联网上，一般的计算机和互联设备在时间稳定度方面的设计上没有明确的指标要求。这些设备的时钟振荡器工作在不受校对的自由振荡的状况。由于温度变化、电磁干扰、振荡器老化和生产调试等原因，时钟的振荡频率和标准频率之间存在一些误差。按误差的来源、现象和结果可以按固有的或者外来的、短期的或者长期的、以及随机的或者固定的等进行分类。这些误差初看来似乎微不足道，而在长期积累后会产生相当大的影响。假设一台设备采用了精确度相当高的时钟，设其精确度为0.001%，那么它在一秒中产生的偏差只是10微秒，一天产生的时间偏差接近1秒，而运行一年后则误差将大于5分钟。必须指出，一般互联网设备的时钟精确度远低于这个指标。设备的时间校准往往取决于使用者的习惯，手段常为参照自选的标准进行手工设定。

在互联网上进行时间同步具有重要意义。互联网起源于军事用途明显的ARPA网。在军事应用领域，时间从来就是一个非常重要的考虑因素。对于互联网的时间同步和NTP的研究，就是在美国国防部的资助下启动和进行的。随着互联网的发展和延伸到社会的各个方面，在其他的领域对时间同步也提出了多种要求，例如各种实时的网上交易、制造过程控制、通信网络的时间配置、网络安全性设计、分布性的网络计算和处理、交通航班航路管理以及数据库文件管理和呼叫记录等多种涉及时间戳的应用，都需要精确、可靠和公认的时间。

在计算机网络的发展过程中产生了一些比较简单的与时间有关的应用和服务。它们通过时间标记的通信使网络设备的时间向统一的参考源看齐靠拢，在所覆盖的网络范围上得到一致同步，确保获得精确可靠的时间，这包括了TCP/IP中ICMP的时间标记、Digital公司的DTS服务等。这些应用为NTP提供了理论借鉴和应用经验。

全球卫星同步时钟产品介绍 电力系统同步时钟利用GPS(全球定位系统)卫星发送的秒同步信号，向电力系统各种自动化装置提供精确的同步时钟信号，为电力自动化设备如远动及微机监控系统、微机继电保护及安全自动设备、微机故障录波及事件记录等智能设备提供精确的时间。用于发电厂电量调度、电网工频监视、对发电机进行非线性励磁控制等。用于实时同步相量测量，实时同步电能量数据采集等，同步采样误差小，准确性高。用于网络同步、数据同步、天文测量和大地测量等需对时、记时、守时领域。

GPS同步时钟在时频领域的应用

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）；

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

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（一般为一年）进行，难以进行经常性和实时的计量测试。

GPS同步时钟厂家

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