GPS时钟技术方案

GPS时钟系统

目录

5、GPS时钟系统 (2)

5.1系统功能 (2)

5.1.1卫星接收转换系统 (2)

5.1.2 中心母钟 (2)

5.1.2.1高精度石英基准时钟 (2)

5.1.2.2信号处理切换 (2)

5.1.2.3中心监控及故障报警 (3)

5.1.2.4系统信息显示 (3)

5.1.2.5中心传输接口 (3)

5.1.2.6内部在线不间断电源 (3)

5.1.3监控计算机（软件名称：UNITIME） (3)

5.1.3.1硬件要求 (4)

5.1.3.2系统监控软件 (4)

5.1.4子钟 (4)

5.1.4.1指针式子钟 (4)

5.1.4.2数显式子钟的功能 (5)

5.2 系统组成 (5)

5.2.1卫星接收转换器 (5)

5.2.2中心母钟 (6)

5.2.3监控计算机（软件名称：UNITIME） (7)

5.2.4数字式日历子钟 (7)

5.2.5指针式子钟 (8)

5.3系统部署 (8)

5.4系统连接 (8)

5、GPS时钟系统

5.1系统功能

5.1.1卫星接收转换系统

卫星接收转换系统为整个时钟系统提供绝对准确的时间基准，其核心是全球卫星定位系统（GPS）信号接收天线和信号接收转换器，自动接收并以GPS时间信号作为系统标准时间信号。

GPS接收转换系统是以目前形成的全球卫星定位系统(GPS)的卫星信号传输网络为基础，接收并分析卫星信号进而获得时间信息。GPS时间信号的特点是覆盖全球、精度高、无累积误差，是全球统一的时间标准。经GPS 接收转换系统处理后，时间信号以两种方式向时钟系统及其它应用设备发送信号，两种方式的信号在设备上均采用：

1、标准秒脉冲信号：精度为110nS，信号无累积误差；

2、全时标信号：信号含年、月、日、时、分、秒数字信号。

5.1.2 中心母钟

中心母钟是整个时钟系统的核心，通过GPS卫星时间接收器接收标准时间，并传输给系统内各级时钟设备，使整个时钟系统保持同步并监测管理系统的运行状况。如果系统需要，可以采用主备冗余设计，在系统需要时，自动切换。

5.1.2.1高精度石英基准时钟

由高精度的石英振荡器通过分频及译码电路产生高精度时间信息，作为中心母钟的自身时间基准。当GPS时间信号不能完整获得时，系统将采用中心母钟自身的时间基准同步系统。中心母钟的自身时间基准精度高于0.1秒/天。

5.1.2.2信号处理切换

信号处理切换单元接收来自卫星接收转换系统的标准时间信号，用以同步自身时间精度，并将同步信号通过系统接口传送给子钟、监控计算机和其它系统，同时与之相关联设备的工作信息、指令也需经信号处理单元处理后再进行相应的馈送、显示、动作等。

当GPS接收转换系统的标准时间信号无法完整获得时，时间信号处理

切换单元将自动切换至中心一级母钟的高精度石英基准时钟信号，并以此同步系统。GPS信号恢复后，自动恢复启用GPS信号。切换由设备自动根据需要完成，不会造成任何延迟。

5.1.2.3中心监控及故障报警

监控单元监控GPS接收单元、信号处理单元和连接在中心母钟的子钟的运行情况并在显示单元上显示。当其中有设备发生故障时，监控单元将发出警告，同时传输至显示面板加以显示，指示系统管理员发生故障的设备编号。

5.1.2.4系统信息显示

母钟显示面板显示系统标准日期和时间以及监控单元的监控和报警信息。系统日期和时间以全时标方式显示。

5.1.2.5中心传输接口

中心母钟校对信号、实行监控、控制信号的接收或输出均是靠相应接口电路实现的。中心母钟的接口电路分以下3种：

1.中心母钟对监控计算机的RS232接口

用于连接中心母钟与监控计算机终端。

2.中心母钟对直接控制子钟和传输通道的RS485接口

用于连接中心母钟与其直接控制的子钟及设备。

3.对其他系统提供标准时间信号的RS485接口

用于连接中心母钟与其他系统。

5.1.2.6内部在线不间断电源

中心母钟系统设置备用电源，该电源是由免维护蓄电池组成的在线或后备电源。此类电源的优点在于不存在电源切换时间差，电池组的电压可以保证系统免受电网电压波动的干扰，后备电源可以使母钟断电后继续走时半年以上。

5.1.3监控计算机（软件名称：UNITIME）

监控计算机在系统中的基本功能是利用微机系统对整个时钟系统网络

中各设备进行配置，并对其工作状态、故障状态进行查询和显示，同时还可以打印记录各种系统信息。

5.1.3.1硬件要求

计算机设备可由用户或集成方提供。推荐配置如下：1处理器：PIII以上

2内存： 128M以上

3空闲COM串行口：1个以上

4显示器

5鼠标和键盘

5.1.3.2系统监控软件

时钟系统监控软件具有用户友好界面、中文菜单和多种功能。通过软件实现基本功能如下：

卫星接收转换系统的工作状态

（主/备）中心母钟的工作状态

子钟的工作状态

传输通道的工作状态

故障报警

故障时间、地点、类型的记录及输出

系统帮助信息，如基本故障排除原则等

可对全系统每一个指针式子钟进行控制（包括加快、减慢、复位、校对、追时等功能）

可对系统配置进行调整，如配置世界时区钟子系统、更改子钟数量、类型、位置及对其他系统的接口信号传输格式。

5.1.4子钟

子钟接收发自母钟的标准时间同步信号并显示时间。本系统的子钟包括指针式子钟和数显式子钟两种类型。

5.1.4.1指针式子钟

指针式子钟通过子钟内部控制系统进行工作，通过与上级母钟的实时