一：什麽是衛星授時(shí)

授時(shí)設備從北鬥導航衛星或者GPS導航衛星的信号上(shàng)獲取标準的時(shí)間(jiān)信息，将這些(xiē)信息通(tōng)過各種類型的接口傳輸給需要時(shí)間(jiān)信息的設備（計(jì)算(suàn)機、主控器(qì)、采樣設備、RTU等），這樣就可(kě)以達到單個(gè)設備的時(shí)間(jiān)校(xiào)準或者多(duō)個(gè)系統的時(shí)間(jiān)同步，這個(gè)過程就叫做(zuò)衛星授時(shí)。

二:衛星授時(shí)工作(zuò)原理(lǐ)

無論GPS衛星或者北鬥衛星上(shàng)都搭載了原子鍾(铯鍾或者是铷鍾)。有(yǒu)了精确的時(shí)鍾，加上(shàng)地面站(zhàn)的不斷校(xiào)正，衛星系統的時(shí)間(jiān)會(huì)是非常準确的。衛星會(huì)在自己的電(diàn)文中播發一個(gè)時(shí)間(jiān)，播發這個(gè)時(shí)間(jiān)的信号邊沿是和(hé)這個(gè)時(shí)間(jiān)值嚴格對應的。通(tōng)過測量這個(gè)邊沿，可(kě)以在本地恢複出一個(gè)精确的變化邊沿，這個(gè)邊沿是與發射時(shí)刻同步的。導航電(diàn)文中提供了當前時(shí)刻所在的“周數(shù)”，這個(gè)周數(shù)是從北鬥或者GPS系統的起始時(shí)間(jiān)開(kāi)始計(jì)數(shù)的，另外通(tōng)過計(jì)算(suàn)調制(zhì)在載波上(shàng)的僞随機碼的信息可(kě)以知道(dào)當前的周內(nèi)秒(miǎo)，有(yǒu)了這些(xiē)信息即可(kě)實現授時(shí)功能。

三：常見的授時(shí)方式

目前主流的時(shí)間(jiān)同步信号及接口方式有(yǒu)1PPS/1PPM、IRIG-B碼、RS-232串口和(hé)NTP網絡授時(shí)等。1PPS/1PPM脈沖和(hé)IRIG-B碼授時(shí)精度高(gāo)可(kě)達到納秒(miǎo)量級，RS-232和(hé)NTP授時(shí)一般情況下精度可(kě)達毫秒(miǎo)量級。1PPS/1PPM和(hé)IRIG-B碼和(hé)RS-232都需要專用接口和(hé)線纜，而NTP方式則可(kě)采用網絡的方式。

a) 1PPS/1PPM授時(shí)方式

此格式時(shí)間(jiān)信号每秒(miǎo)或每分時(shí)輸出一個(gè)脈沖信号。顯然，脈沖輸出不含具體(tǐ)時(shí)間(jiān)信息。

b)  B碼授時(shí)方式

IRIG共有(yǒu)A、B、D、E、G、H幾種編碼标準。其中在時(shí)間(jiān)同步應用中使用最多(duō)的是IRIG-B編碼，有(yǒu)DC碼 (BC電(diàn)平偏移)、AC碼 (1kHz正弦載波調幅)等格式。IRIG-B信号每秒(miǎo)輸出一幀，每幀長為(wèi)一秒(miǎo)。一幀共有(yǒu)100個(gè)碼元，由不同脈沖寬度的碼元來(lái)代表二進制(zhì)0、1和(hé)位置标志(zhì)位。

c)  RS-232串口授時(shí)方式

時(shí)間(jiān)輸出通(tōng)過EIA标準串行(xíng)接口發送一串以ASCII碼表示的日期和(hé)時(shí)間(jiān)報文。時(shí)間(jiān)報文中可(kě)插入奇偶校(xiào)驗、時(shí)鍾狀态、診斷結果等豐富的信息。此種方法可(kě)以在計(jì)算(suàn)機上(shàng)使用軟件直觀的看到當前的時(shí)間(jiān)信息，并且随時(shí)的校(xiào)正計(jì)算(suàn)機時(shí)間(jiān)，使用非常方便。

d)網絡授時(shí)方式

網絡授時(shí)是使用NTP協議在互聯網上(shàng)傳遞統一、标準的時(shí)間(jiān)。具體(tǐ)的實現方案是在網絡上(shàng)指定若幹時(shí)間(jiān)服務器(qì)，為(wèi)用戶提供授時(shí)服務，并且這些(xiē)時(shí)間(jiān)服務器(qì)間(jiān)應該能夠相互比對，提高(gāo)準确度。局域網內(nèi)所有(yǒu)的PC、服務器(qì)和(hé)其他設備通(tōng)過網絡與時(shí)間(jiān)服務器(qì)保持同步，NTP協議自動判斷網絡延時(shí)，并對得(de)到的數(shù)據進行(xíng)時(shí)間(jiān)補償。從而使局域網設備時(shí)間(jiān)保持統一精準。

四：常用的計(jì)算(suàn)機授時(shí)方法

目前計(jì)算(suàn)機對時(shí)間(jiān)的保持方法比較單一,在計(jì)算(suàn)機關閉時(shí),由主闆上(shàng)的晶體(tǐ)依靠電(diàn)池供電(diàn)運行(xíng),保持時(shí)間(jiān)。計(jì)算(suàn)機開(kāi)機後,由計(jì)算(suàn)機的BIOS裏安裝的軟件程序進行(xíng)計(jì)時(shí)。主闆上(shàng)的晶體(tǐ)長期運行(xíng)會(huì)有(yǒu)漂移,軟件計(jì)時(shí)會(huì)受系統程序或者其它應用軟件程序的影(yǐng)響而産生(shēng)較大(dà)的誤差。所以計(jì)算(suàn)機本身很(hěn)難保證其時(shí)間(jiān)精度,也無法保證多(duō)台計(jì)算(suàn)機之間(jiān)的時(shí)間(jiān)同步精度。

為(wèi)了解決這一問題,利用衛星定位系統的高(gāo)精度時(shí)鍾源作(zuò)為(wèi)時(shí)間(jiān)參考,實現全球範圍內(nèi)的時(shí)鍾精密修改和(hé)同步。從衛星定位模塊上(shàng)取得(de)數(shù)據和(hé)秒(miǎo)脈沖信号通(tōng)過數(shù)據接口傳輸給計(jì)算(suàn)機。在計(jì)算(suàn)機上(shàng)用授時(shí)軟件讀取到數(shù)據處理(lǐ)後,得(de)到精确的時(shí)間(jiān)脈沖标志(zhì)和(hé)時(shí)間(jiān)數(shù)據。在秒(miǎo)脈沖到來(lái)時(shí)刻,将接收到的時(shí)間(jiān)數(shù)據進行(xíng)處理(lǐ),并更新計(jì)算(suàn)機的系統時(shí)間(jiān)。通(tōng)過這種方法可(kě)以保證單台計(jì)算(suàn)機任意時(shí)刻的時(shí)間(jiān)精度,也可(kě)以達到多(duō)台計(jì)算(suàn)機之間(jiān)時(shí)間(jiān)高(gāo)精度同步的目的。