我们想要得到高精度的导航定位结果,就需要对时间测量得很准的设备,这个在卫星上主要是通过星载原子钟得到的,星载原子钟包括氢原子钟、铷钟等设备,原子钟的原理是:原子中的电子从一个能级跃迁到另一个能级的时候频率很稳定,以这个频率作为钟摆就能得到非常精准的时间。
这个时钟能够让各个卫星之间保持高精准的时间同步,并且各自的时间起始时刻能够对的很准。考虑到用户和卫星的钟差,所以通常至少需要四颗卫星才能实现导航定位,而当用户解算出来自己和卫星的钟差之后就可以校正自己本地的时钟,将其和卫星的非常精准的时钟同步到同一个时刻,这个过程也叫做授时。
GPS授时系统:GPS授时系统在任意时刻能同时接收其视野范围内4~8颗卫星的信号,其内部硬件电路和软件通过对接收到的信息进行编码和处理,能从中提取并输出两种时间信号:一个是间隔为1秒的同步脉冲信号1PPS,其脉冲前沿与UCT的同步误差不超过1ns,二是包括在串口输出信息中的UCT绝对时间(年、月、日、时、分、秒),GPS授时系统是与1PPS脉冲想对应的。一旦天线位置固定下来,GPS授时系统只需要接收一颗卫星的信号变可维持其精密的时间输出。
北斗授时系统:北斗授时系统类似于GPS授时系统,也是卫星授时的一种,采用中国的北斗导航系统进行高精度授时。北斗授时系统授时原理:北斗卫星系统中的高精度原子钟的准确时间发送给北斗授时模块,通过北斗授时系统的PPS(秒脉冲)输出脚输出给用户使用,目前北斗授时系统的pps精度能达到10ns。
GPS授时源与北斗授时源运行方式要求:
a)GPS授时源与北斗授时源都锁定各自卫星信号时,默认北斗授时源为同步基准源,且考虑GPS授时源与北斗授时源的初始状态到此状态的切换,有时差时采用步进方式实现稳定输出(例如初始状态为GPS卫星带着运行,输出与天上卫星时间有较大偏差)。
b)GPS授时源锁定卫星信号,北斗授时源没有锁定卫星信号时,以GPS授时卫星源为同步基准源,且考虑GPS授时卫星源与北斗授时卫星源的初始状态到此状态的切换,有时间差时采用步进方式实现稳定输出。
c)GPS授时卫星源没有锁定卫星信号,北斗授时卫星源锁定卫星信号时,以北斗源为同步基准源,且考虑GPS源与北斗源的初始状态到此状态的切换,有时间差时采用步进方式实现稳定输出。
d)GPS授时卫星源与北斗授时卫星源都没有锁定卫星信号时,默认以北斗授时卫星源所在守时时钟源为同步基准源,且考虑GPS卫星源与北斗卫星源的初始状态到此状态的切换,有时间差时采用步进方式实现稳定输出。
常用的GPS/北斗授时系统的产品形式有板卡形式和整机形式:
GPS/北斗授时系统——板卡形式:
GPS/北斗授时系统整机形式:
XBD211-XO (GPS+北斗+恒温晶振)NTP网络时间服务器