[发明专利]GPS授时系统及其获得精确时间基准的方法

权利要求书

1.一种GPS授时系统，包括GPS天线、GPS接收器、晶体振荡器、计数器、1PPS产生器、CPU控制器、授时输出模块，GPS天线连接GPS接收器的输入端，而GPS接收器的第Ⅰ输出端连接到计数器的输入端，计数器的第Ⅰ输出端连接到1PPS产生器的输入端，由1PPS产生器通过授时输出模块完成精确时间输出，其特征在于，其中GPS接收器的第Ⅱ输出端连接到边沿比较器的输入端，1PPS产生器的第Ⅱ输出端连接到边沿比较器，而边沿比较器的输出端连接到调整器的输入端，而计数器的第Ⅱ输出端连接到调整器的输入端；调整器的输出端连接到CPU控制器的输入端，而计数器的第Ⅲ输出端连接到CPU控制器的输入端；而CPU控制器的第Ⅰ输出端连接到授时输出模块，而CPU控制器的第Ⅱ输出端连接到1PPS产生器的输入端。

2.根据权利要求1所述GPS授时系统，其特征在于，该系统还包含一个温度传感器，该温度传感器的输出端与CPU控制器的输入端相连。

3.一种通过GPS授时系统获得精确时间基准的方法，使用GPS授时系统，该GPS授时系统包括GPS天线、GPS接收器、晶体振荡器、计数器、1PPS产生器、CPU控制器、授时输出模块，GPS天线连接GPS接收器的输入端，而GPS接收器的第Ⅰ输出端连接到计数器的输入端，计数器的第Ⅰ输出端连接到1PPS产生器的输入端，由1PPS产生器通过授时输出模块完成精确时间输出，其特征在于，其中GPS接收器的第Ⅱ输出端连接到边沿比较器的输入端，1PPS产生器的第Ⅱ输出端连接到边沿比较器，而边沿比较器的输出端连接到调整器的输入端，而计数器的第Ⅱ输出端连接到调整器的输入端；调整器的输出端连接到CPU控制器的输入端，而计数器的第Ⅲ输出端连接到CPU控制器的输入端；而CPU控制器的第Ⅰ输出端连接到授时输出模块，而CPU控制器的第Ⅱ输出端连接到1PPS产生器的输入端；首先，1PPS产生器通过晶体振荡器的时钟信号产生1PPS信号，与GPS接收器的参考信号同时输入到边沿比较器，进行边沿比较，计算出时间偏差，输入到调整器，调整器根据偏差数据计算出调整参数输入到1PPS产生器，使得1PPS 产生器输出与参考信号之间的时间偏差变小；然后，重复上面的过程，最终使得1PPS产生器的输出与GPS参考信号之间的偏差保持在200ns内，实现与参考信号之间的“同步”；接下来，动态跟踪偏差数据，记录并通过算法计算调整参数，使得偏差值在允许范围内最终符合正态分布，偏差值符合正态分布的1PPS输出信号是理论的绝对准确时间。

4.根据权利要求3所述通过GPS授时系统获得精确时间基准的方法，其特征在于，该通过GPS授时系统获得精确时间基准的方法，还包括温度偏差校准过程，利用准确时间通过计数器测量晶体振荡器的频率偏差，同时测量温度传感器的温度，记录温度变化对晶体振荡器输出的影响，制作温度－频率曲线；利用该曲线结合温度传感器，对精确时间基准进行校准。

5.根据权利要求3所述通过GPS授时系统获得精确时间基准的方法，其特征在于，该通过GPS授时系统获得精确时间基准的方法，还包括丢失GPS卫星信号时的守时调整过程，在卫星信号劣化时切换到守时模式，守时模式下根据温度－频率曲线、偏差数据记录等历史数据动态调整1PPS产生器的输出，并在有卫星信号可用或者其他参考时钟可用时，恢复到正常模式。