京準(zhǔn)同步：北斗授時(shí)設(shè)備（時(shí)間同步裝置）助力智慧交通

京準(zhǔn)同步：北斗授時(shí)設(shè)備（時(shí)間同步裝置）助力智慧交通

1、有關(guān)時(shí)間的一些基本概念：
時(shí)間與頻率之間互為倒數(shù)關(guān)系，兩者密不可分，時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)是頻率標(biāo)準(zhǔn)，由晶體振蕩器決定時(shí)間的精度。
4種實(shí)用的時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)源包括
晶體鐘、銣原子鐘、氫原子鐘和銫原子鐘。
常用的時(shí)間坐標(biāo)系：世界時(shí)（UT）、地方時(shí)、原子時(shí)（AT）、協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC）、GPS時(shí)
時(shí)鐘源技術(shù)
時(shí)鐘振蕩器是所有數(shù)字通信設(shè)備中最基本的部件，時(shí)鐘源技術(shù)可以分為普通晶體時(shí)鐘、高穩(wěn)定晶振、原子鐘和芯片級(jí)原子鐘。
鎖相環(huán)技術(shù)
鎖相環(huán)技術(shù)是一種使得輸出信號(hào)在頻率和相位上與輸入信號(hào)同步的電路技術(shù)，利用鎖相環(huán)技術(shù)進(jìn)入鎖定狀態(tài)或者同步狀態(tài)后，系統(tǒng)的振蕩器輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的相差為零。鎖相環(huán)技術(shù)是時(shí)鐘同步的核心技術(shù)。

模擬鎖相環(huán)由檢相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器3個(gè)部分組成。而數(shù)字鎖相環(huán)中的誤差控制信號(hào)使用離散的數(shù)字信號(hào)，而不是模擬電壓。智能鎖相環(huán)路技術(shù)，即直接數(shù)字頻率合成（DDS-Digital Direct Frequency Synthesis）技術(shù)，在單片F(xiàn)PGA中就可以實(shí)現(xiàn)。
2、GPS時(shí)間是怎樣建立的？為了得到精密的GPS時(shí)間，使它的準(zhǔn)確度達(dá)到<100ns（相對(duì)于UTC（USNO/MC））：
◆ 每顆GPS衛(wèi)星上都裝有銫子鐘作星載鐘；
◆ GPS全部衛(wèi)星與地面測(cè)控站構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)的自動(dòng)修正系統(tǒng)；
◆ 采用UTC（USNO/MC）為參考基準(zhǔn)。GPS定位、定時(shí)和校頻的原理　　
（1）GPS定位原理：是基于精確測(cè)定GPS信號(hào)的傳輸時(shí)延（Δt），以得到GPS衛(wèi)星到用戶間的距離（R） R=C×Δt -----------------------
[1]（式中C為光速）同時(shí)捕獲4顆GPS衛(wèi)星，解算4個(gè)聯(lián)立方程，可給出用戶實(shí)時(shí)時(shí)刻（t）和對(duì)應(yīng)的位置參數(shù)（x、y、z）共4個(gè)參數(shù)。R={（Xs- Xu）2+（Ys-Yu）2+（Zs-Zu）}1/2 ----
[2]（式中Xs、Ys、Zs為衛(wèi)星的位置參數(shù)；Xu、Yu、Zu為用戶的的位置參數(shù)）　　
（2）GPS定時(shí)原理：　　基于在用戶端精確測(cè)定和扣除GPS時(shí)間信號(hào)的傳輸時(shí)延（Δt），以達(dá)到對(duì)本地鐘的定時(shí)與校準(zhǔn)。GPS定時(shí)準(zhǔn)確度取決于信號(hào)發(fā)射端、信號(hào)在傳輸過程中和接收端所引入的誤差，主要誤差有：◆ 信號(hào)發(fā)射端：衛(wèi)星鐘誤差、衛(wèi)星星歷（位置）誤差；◆ 信號(hào)傳輸過程：電離層誤差、對(duì)流層誤差、地面反射多路徑誤差；◆ 接收端：接收機(jī)時(shí)延誤差、接收機(jī)坐標(biāo)誤差、接收機(jī)噪聲誤差。　　

（3）GPS校頻原理：　　根據(jù)頻率和周期互為倒數(shù)的關(guān)系，可采用比時(shí)法（測(cè)時(shí)間間隔）的方法（以GPS的秒信號(hào)為參考）來測(cè)量本地鐘的頻率準(zhǔn)確度（Δf/f），以達(dá)到校頻的目的。Δf/f=（Δt2-Δt1)/(t2-t1) ------------ [3]（式中Δt2、Δt1分別為t2、t1時(shí)刻測(cè)得的本地鐘與GPS時(shí)的時(shí)差值）。4、進(jìn)一步提高定時(shí)準(zhǔn)確度的幾種途徑：
◆ 采用GPS雙頻、相位測(cè)量技術(shù)；
◆ 選用更高精度的GPS時(shí)間傳遞接收機(jī)；
◆ 采用GPS共視法比對(duì)技術(shù)與衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)雙向法技術(shù)。

3、GPS在時(shí)頻領(lǐng)域的應(yīng)用
1、國(guó)際時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)與建立：　　
從二十世紀(jì)八十年代末，國(guó)際計(jì)量局（BIPM）的時(shí)間部，就開始正式采用標(biāo)準(zhǔn)化的GPS共視比對(duì)方法，把全世界幾十個(gè)守時(shí)中心的主鐘溝通起來，并建立了準(zhǔn)確度最高的國(guó)際原子時(shí)（TAI）和國(guó)際協(xié)調(diào)世界時(shí)（UTC/BIPM）。我國(guó)有三個(gè)實(shí)驗(yàn)室參加了國(guó)際時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)，它們是：　　中國(guó)科學(xué)院陜西天文臺(tái)（CSAO）、國(guó)家計(jì)量研究院（NIM）、航天無線電計(jì)量測(cè)試研究所（BIRM）
2、新型時(shí)頻計(jì)量傳遞系統(tǒng)的建立
（1）傳統(tǒng)時(shí)頻計(jì)量傳遞的特點(diǎn)：
◆ 一般是按國(guó)家級(jí)計(jì)量單位、一級(jí)計(jì)量站、二級(jí)計(jì)量站和使用單位四級(jí)逐級(jí)傳遞；
◆ 受檢時(shí)頻標(biāo)準(zhǔn)源或儀器設(shè)備必須往返搬運(yùn)，檢定校準(zhǔn)后的狀態(tài)在搬運(yùn)中難免受到破壞；◆ 傳統(tǒng)的時(shí)頻計(jì)量一般只能按檢定周期（一般為一年）進(jìn)行，難以進(jìn)行經(jīng)常性和實(shí)時(shí)的計(jì)量測(cè)試。
（2）通過采用GPS共視法時(shí)間比對(duì)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以建立不需搬運(yùn)的、實(shí)時(shí)的、完全新型的時(shí)頻遙遠(yuǎn)校準(zhǔn)系統(tǒng)。