GPS卫星时钟科普小知识

       GPS卫星时钟精度高、稳定性好、无积累误差、可以无人值守等优势，使其广泛应用在各个领域。例如：军队、研究所、高等院校实验室、医院、火车站、证券市场、高铁等对时间精度要求比较高的行业。

一、卫星时钟问世的社会背景

     当今社会实现网络化和自动化的过程当中，各个行业对时间的精度要求也越来越严格，然而传统的钟表无论做的多好都难以避免累计误差。高精度授时的GPS卫星时钟应运而生。

      需要普及一下常识问题，全球范围内，有四大卫星定位系统，分别是美国的GPS（全球卫星导航定位系统）、俄罗斯的GLONASS系统、欧洲在建的“伽利略系统”和我们中国的北斗系统。

      近几年来中国的卫星应用发展很快，但是绝大多数都是基于美国的GPS定位系统，如果美国宣布关闭中国市场GPS应用，或者其出现故障。将会对我国各个行业造成不可估量的损失。现在各个领域例如：华东电网、通信领域的中国移动、华为、中兴等都在着手采用新型的授时方案，绕开GPS支持我国自主发射的北斗卫星作为时间信号源。

二、GPS卫星时钟及其常用名

      GPS卫星时钟是指通过GPS或北斗卫星获取标准的时间信号，将这种信号通过各种接口传输出给需要时间信息的设备上。（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）此类时钟都可以叫做GPS卫星时钟。卫星时钟主要有两大功能，一个是能够定点定位，另外一个就是精准授时功能。国内市场常用名为:GPS同步时钟、同步时间服务器、NTP网络时间服务器。

三、卫星时钟的特点

1.通电后数分钟之内即可完成自动校准时间

2.每四分钟校准一次，消除累计误差 　

3.采用闭环控制守时技术实现高精度守，守时精度可达毫秒级

4.模块化设计，多种输出接口，使用灵活方便 　

5.不受时间或地域限制

6.体积小、重量轻 　

7.功耗比较低

8、不同的工作状态指示，便于运行值班人员的日常巡视。

四、GPS卫星时钟时间源及工作原理

      卫星时钟的时间源有GPS、北斗、CDMA、B码等等。但是主要工作原理都是通过GPS或其它导航系统的信号驯服晶振，从而实现高精度的频率和时间信号输出。

五、GPS卫星时钟系统模块化设计

     GPS时钟系统产品采用全模块化结构设计，实现了板卡全兼容的同时，为了满足不同设备的对时接口要求，提供了多种信号接口资源，例如：多路NTP/SNTP信号、PTP信号、脉冲信号（1PPS/M/H，空接点、差分、TTL、24V/110V/220V有源、光）、IRIG-B信号（TTL、422、AC、光）、DCF77信号、时间报文（RS232、RS422/485、光）

六、卫星时钟协议

      时钟协议的类型有有NTP协议、SNTP协议、IEEE1588协议 、V10、V20、V30、V40、UDP、Telnet...简单了解一下常见的三种协议。

（1）NTP（简称网络时间协议）使计算机的时间保持同步的一种通信协议。1985年由美国的D.L.Mills教授发明。

（2）SNTP（简单网络时间协议）是由ＲFC1769文档定义。值得注意的是SNTP和NTP的数据包格式及具体计算包往返、客户时间等是一样的。因此两者其实是不可分割的 具有互相操作性。

（3）IEEE1588协议（也称PTP协议）。核心思想就是主时钟通过包交换的方式来同步所有其他的从时钟。

七、GPS卫星时钟使用中常见问题

1、如何鉴定天线是否能正常工作

将天线白色蘑菇头放在室外，连接至设备后端天线接口处，开机，当显示大于0的数值时，就表明天线可以收到星，可以正常放心使用。

2、 天线尺寸能否随意接剪

购买前，请先核实测量所需天线的尺寸。私自剪短衔接线缆，无法保证接收卫星信号。

3、安装天线步骤

第一步选好安装天线的位置，首先保证视野足够开阔前提下，离地面越近越好。其次架设位置应避开风口，以降低天线的风载；第二步将GPS卫星时钟天线头安装到支架上，用螺栓固定好，必要时使用弯角支架作支撑。最后一步布置电缆线，转弯半径不能过小，包好穿孔地方的接头。记得电缆线应该是从上向下布置。

4、安装天线的小技巧：

（1）收到货物后，先测试天线的接收效果，不要等到电缆架设好后再测，如果有问题就比较麻烦

（2）当收不到星时将天线多换几个地方试试效果，以此来判断是天线的问题还是收星地域问题。

八、设备的安装和调试

首先需要注意的是在通电之前，先将设备后面的接地柱进行接地处理。这样比较安全。

其次设备的对时方式常用的有网络对时（NTP/SNTP协议）和串口对时。

网络对时的步骤：

（1）天线安装好通地处理

（2）接一根网线从设备网口处连接交换机

（3）双击电脑的右下角时间选择internet时间，更改IP

（4）服务器IP设置好后点击立即更新即可

串口对时需要下载串口校时软件然后填写相关信息进行校时。

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