[發明專利]GPS授時系統及其獲得精確時間基準的方法

有效

• 申請號: 201410170720.2
• 申請日: 2014-04-26
• 公開（公告）號: CN103913987B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 吳麗芳;高立克;李克文;歐世鋒;祝文姬;俞小勇;吳智丁;李珊;胥鳴;陳德波;王繼業;張奇
• 申請（專利權）人: 廣西電網公司電力科學研究院;深圳斯凱達控制技術有限公司
• 主分類號: G04R20/02
• 分類號: G04R20/02;G04R40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種GPS授時系統，包括GPS天線、GPS接收器、晶體振蕩器、計數器、1PPS產生器、CPU控制器、授時輸出模塊，GPS天線連接GPS接收器的輸入端，而GPS接收器的第Ⅰ輸出端連接到計數器的輸入端，計數器的第Ⅰ輸出端連接到1PPS產生器的輸入端，由1PPS產生器通過授時輸出模塊完成精確時間輸出，其特征在于，其中GPS接收器的第Ⅱ輸出端連接到邊沿比較器的輸入端，1PPS產生器的第Ⅱ輸出端連接到邊沿比較器，而邊沿比較器的輸出端連接到調整器的輸入端，而計數器的第Ⅱ輸出端連接到調整器的輸入端；調整器的輸出端連接到CPU控制器的輸入端，而計數器的第Ⅲ輸出端連接到CPU控制器的輸入端；而CPU控制器的第Ⅰ輸出端連接到授時輸出模塊，而CPU控制器的第Ⅱ輸出端連接到1PPS產生器的輸入端。

2.根據權利要求1所述GPS授時系統，其特征在于，該系統還包含一個溫度傳感器，該溫度傳感器的輸出端與CPU控制器的輸入端相連。

3.一種通過GPS授時系統獲得精確時間基準的方法，使用GPS授時系統，該GPS授時系統包括GPS天線、GPS接收器、晶體振蕩器、計數器、1PPS產生器、CPU控制器、授時輸出模塊，GPS天線連接GPS接收器的輸入端，而GPS接收器的第Ⅰ輸出端連接到計數器的輸入端，計數器的第Ⅰ輸出端連接到1PPS產生器的輸入端，由1PPS產生器通過授時輸出模塊完成精確時間輸出，其特征在于，其中GPS接收器的第Ⅱ輸出端連接到邊沿比較器的輸入端，1PPS產生器的第Ⅱ輸出端連接到邊沿比較器，而邊沿比較器的輸出端連接到調整器的輸入端，而計數器的第Ⅱ輸出端連接到調整器的輸入端；調整器的輸出端連接到CPU控制器的輸入端，而計數器的第Ⅲ輸出端連接到CPU控制器的輸入端；而CPU控制器的第Ⅰ輸出端連接到授時輸出模塊，而CPU控制器的第Ⅱ輸出端連接到1PPS產生器的輸入端；首先，1PPS產生器通過晶體振蕩器的時鐘信號產生1PPS信號，與GPS接收器的參考信號同時輸入到邊沿比較器，進行邊沿比較，計算出時間偏差，輸入到調整器，調整器根據偏差數據計算出調整參數輸入到1PPS產生器，使得1PPS?產生器輸出與參考信號之間的時間偏差變??；然后，重復上面的過程，最終使得1PPS產生器的輸出與GPS參考信號之間的偏差保持在200ns內，實現與參考信號之間的“同步”；接下來，動態跟蹤偏差數據，記錄并通過算法計算調整參數，使得偏差值在允許范圍內最終符合正態分布，偏差值符合正態分布的1PPS輸出信號是理論的絕對準確時間。

4.根據權利要求3所述通過GPS授時系統獲得精確時間基準的方法，其特征在于，該通過GPS授時系統獲得精確時間基準的方法，還包括溫度偏差校準過程，利用準確時間通過計數器測量晶體振蕩器的頻率偏差，同時測量溫度傳感器的溫度，記錄溫度變化對晶體振蕩器輸出的影響，制作溫度－頻率曲線；利用該曲線結合溫度傳感器，對精確時間基準進行校準。

5.根據權利要求3所述通過GPS授時系統獲得精確時間基準的方法，其特征在于，該通過GPS授時系統獲得精確時間基準的方法，還包括丟失GPS衛星信號時的守時調整過程，在衛星信號劣化時切換到守時模式，守時模式下根據溫度－頻率曲線、偏差數據記錄等歷史數據動態調整1PPS產生器的輸出，并在有衛星信號可用或者其他參考時鐘可用時，恢復到正常模式。