基于gps秒时钟的高精度同步时钟设计

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1、2009年第4期通信对抗No.42009总第108期总第108期COMMUNICATIONCOUNTERMEASURESSum.108··基于GPS秒时钟的高精度同步时钟设计11,2周建英，杜亚琦（1.中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033；2.通信系统信息控制技术国家级重点实验室，浙江嘉兴314033）摘要：限制通信定位技术发展的一个关键问题是时间同步。提出了一种用高精度晶振修正GPS秒时钟信号获取高精度同步时钟的新方法。关键词：GPS；同步时钟；恒温晶振；通信定位DesigningforHighPrecisionSynchronous

2、ClockBasedonGPS-Clock11,2ZHOUJian-ying,DUYa-qi(1.No.36ResearchInstituteofCETC,Jiaxing,Zhejiang314033,China;2.NationalLaboratoryofInformationControlTechnologyforCommunicationSystem,Jiaxing,Zhejiang314033,China)Abstract:Synchronousclockisakeyproblemthatlimitsthedevelopingofthecommun

3、icationposi-tioning.Inthispaper,weexplainanewmethodthatusehighprecisioncrystaloscillatortoadjustsGPS-clockinordertoacquiringhighprecisionsynchronousclock.Keywords:GPS；synchronousclock；OCXO；communicationpositioning1引言但由于GPS授时精度一般为100ns或者更差，在高精度定位系统中，直接利用GPS提供的授时脉冲作为通信定位是军事通信侦察的重要内容

4、，对辐射源精时间基准已不能满足要求。本文给出了一种相对简易的确定位，使之满足引导其它武器系统对目标进行火力攻GPS秒时钟误差修正方法，有效地提高了GPS秒时钟击的精度要求，这是通信对抗装备武器化的发展需求，误差精度，可用于解决通信定位中的时钟同步问题。也是现代化战争对无线电定位的新要求。对辐射源定位2GPS秒时钟信号误差分析的方法有很多，基本方法有测向定位、时差定位和多普勒频移定位等。除少数单站定位方法外，几乎所有定位GPS时钟精度与GPS接收机锁定跟踪卫星的数目、方法都需要多个定位基站协同工作，要求各基站有统一卫星时钟的精度、选择性干扰(SA干扰)的强弱

5、、GPS接的时间基准，即时间同步。收机的性能等因素有关。一般GPS接收机给出的时钟GPS是美国研制的导航、授时和定位系统，也是当精度以概率指标表示，接收机产生秒时钟(PPS，PulsePerSecond)的误差服从正态分布[3]前全球传播范围最广、精度最高的时间发布系统，为所。例如，统计精度为有用户提供了全球统一的精确时钟。因而，利用GPS的50ns(1σ)的接收机，表示该接收机的秒时钟偏差服从正[1-2]授时功能可以有效解决多基站间的时间同步问题。态分布，GPS时钟误差落于1σ范围(50ns)内的概率为收稿日期：2009-10-12·58·通信对抗200

6、9年第4期0.6828，落于2σ范围(100ns)内的概率为0.9546；落于3σ其中,ni=ci-gi范围(150ns)内的概率为0.9974。这里所说的GPS时钟对N次计数结果求和：误差是指单一的GPS接收机相对于调协世界时(UCT)的NNNNΣni=Σ(ci-gi)=Σ((ti+a)-(ti+εi))=Na-Σεi随机误差，也就是说GPS秒时钟可能先于UCT时到达，i=1i=1i=1i=1也有可能后于UCT时到达。因此处于异地的两个GPSNN11则有a=Σni+Σεi（1）接收机相对于同一个UCT时给出的GPS秒时钟信号之Ni=1Ni=1间的误差最差

7、时将会达到300ns以上。在卫星失锁或卫(1)式即为晶振秒时钟相对于UCT时的固定偏差的星时钟实验跳变的条件下，GPS时钟误差更有可能接近理论值。100ms。对于大多说的定位系统来说，这样的时钟精度偏差理论值a的第一项可以利用高精度晶振对晶（是不能满足需要的。振秒时钟和GPS秒时钟间隔计数得到，用a表示，即：N（13系统时钟误差修正方法a=ΣniNi=1（3.1系统时钟误差修正数学模型用实际得到的偏差值a进行补偿,，经过补偿后的晶振秒时钟就是精确同步于UCT时的秒时钟。假设恒温晶振标准频率为50MHz，精度为10ns，晶3.2修正后的系统时钟误差分析振秒时

8、钟漂移小于0.01ns，因而在一个相对短的时间内（可以认为晶振秒时