GPS對時儀,GPS北斗授時儀

GPS對時儀,GPS北斗授時儀

在廣播電視系統(tǒng)中，特別是在自動播出系統(tǒng)中，實時時鐘有著重要的作用。地方電視臺要在19：00整準時轉播*新聞聯(lián)播，在電視節(jié)目的播出中，應客戶要求需要準時插播廣告，包括播出系統(tǒng)中主備工控機之間的切備等都必須準確、同步守時。原先各臺基本都采用*一套、二套節(jié)目電視信號中場逆程第16行傳送的標準時間頻率經(jīng)設備解碼后進行校時，但有時衛(wèi)星信號接收和微波傳輸可能會受到干擾等不可預見的原因，使得校時有誤?，F(xiàn)在基本都更換為安全性、穩(wěn)定性及精度更高且設備簡單的GPS校時系統(tǒng)進行校時。 
二、GPS系統(tǒng)簡介 
1、概況 
GPS全稱“定位系統(tǒng)”（Global  Positioning  System）,七十年代由美國*投資建造，到1994年全面建成。GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分——GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分——GPS信號接收機。 
空間部分：GPS衛(wèi)星星座由21+3顆GPS導航衛(wèi)星組成（3顆備用），均勻配置在6個軌道平面上（每軌道面四顆），運行周期約為11小時58分，軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP），這就提供了在時間上連續(xù)的導航能力。每個衛(wèi)星上都配備了微型的星載鐘，它發(fā)播的信號能覆蓋各個角落。因此GPS能在范圍內提供精確的時間頻率。 
地面控制部分：提供GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星星歷（對于GPS用戶而言GPS衛(wèi)星是一種動態(tài)已知點，是根據(jù)衛(wèi)星發(fā)送的衛(wèi)星星歷算出來的。所謂“衛(wèi)星星歷”，是一系列描述衛(wèi)星運行及其軌道的參數(shù)）。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標準——GPS時間系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)的站點包括一個主控站，三個注入站和五個監(jiān)測站。監(jiān)測站是一種無人值守的數(shù)據(jù)采集中心，設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機，監(jiān)測站的主要任務是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站的主要任務是收集各監(jiān)測站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值,編算導航電文,控制和協(xié)調各個監(jiān)測站和注入站的工作及調度衛(wèi)星。注入站的主要任務是在每顆衛(wèi)星運行*空時把導航電文注入GPS衛(wèi)星，這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行后的注入。 
GPS接收機按用途可分為：導航型、授時型和測地型接收機。在電視播出系統(tǒng)中，一般采用授時型GPS接收機，這類接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時。 
2、授時型GPS接收機 
GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。 
GPS信號有兩個載波頻率：L1=1575.42M，L2=1227.60M，一般授時型GPS接收機只使用L1=1575.42M這一頻段。天線單元變換、放大接收到的GPS信號，并傳給接收單元，接收單元實時計算出時間并輸出時間編碼，以供GPS子鐘顯示和外部設備的校時。 
授時型GPS接收機測時方法有兩種：一為單站單機測時法，一為共視法。單站單機測時就是應用一臺GPS接收機，在一個已知坐標的觀測站上進行測時的方法，需觀測一顆GPS衛(wèi)星便可得到標準時間。共視法則是在兩個觀測站上各設一臺GPS接收機，并同步觀測同一衛(wèi)星來測定兩用戶的相對偏差，從而達到減少誤差的目的，一般測時精度可達數(shù)十毫微秒。實際應用中我們一般采用單站單機測時法。 
3、GPS接收機輸出信號模式 
GPS接收機輸出的時間信號有兩種，一種用于GPS子鐘的時鐘顯示，各廠家生產(chǎn)的信號模式都有所不同，一般有TTL電平秒脈沖（晶體管——晶體管邏輯電路Transister-Transister-Logic），RS-422方波輸出等等；另一種為時間編碼信息，通過RS-232或RS-422輸出給播出工控機進行授時，不同廠家的輸出時間編碼也常不同。 
三、系統(tǒng)實例 
1、校時系統(tǒng)框圖如下 
   
 

2、工作流程 
GPS衛(wèi)星天線接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的帶標準時間信息的1575.42M載波信號，經(jīng)變換放大后傳給GPS接收機處理，GPS接收機實時計算出標準時間，并分別編碼為TTL信號和RS-232/RS-422信號。TTL信號輸出到GPS子鐘，使子鐘直接顯示出時間。RS-232/RS-422信號經(jīng)RS-232/RS-422分配器分配給各個播出工控機，工控機的校時程序通過串口接收信號，解出標準時間，并對本機校時，得以實現(xiàn)各工控機時間與標準時間同步的目的。 
四、常見的問題 
1、GPS天線應朝向天空，不得有遮擋物。 
2、由于GPS信號的載波頻率一般使用L1=1575.42M，所以應避免外來該頻段信號的干擾。 
3、RS-232信號的一般傳輸距離只有15～20米，傳輸距離太長可采用RS-422信號，或在兩邊各加一個RS-232轉RS-422的轉接頭實現(xiàn)長距離傳輸。 
4、如GPS授時接收機與GPS子鐘分開采購，還應先與廠家確認GPS接收機和GPS子鐘的時間碼是否匹配，否則GPS子鐘無法正常顯示時間。