基于ARM的GPS同步授时系统设计.

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基于卫星授时的时间同步系统设计

基于卫星授时的时间同步系统设计时间同步系统是一种用于协调网络中各个节点时间的技术，可以实现网络节点之间的时间一致性，提高网络的可靠性和性能。

卫星授时是一种可靠的时间源，可以提供高精度的时间信号。

本文将基于卫星授时，设计一个时间同步系统。

一、设计目标本文设计的时间同步系统具有以下目标：1. 高精度：系统能够提供高精度的时间同步，保持网络中各个节点的时间误差尽可能小。

2. 可靠性：系统能够对时钟漂移和网络延迟等因素进行补偿，确保时间同步的可靠性。

3. 扩展性：系统能够支持大规模的网络，可以容纳数百甚至数千个节点。

4. 灵活性：系统的设计应该灵活，可以根据实际需求进行配置和调整。

二、系统架构基于卫星授时的时间同步系统的整体架构如下图所示：[插入系统架构图]该系统由三个主要组件组成：卫星授时源、时间服务器和网络节点。

1. 卫星授时源卫星授时源是系统中的时间源，它通过卫星信号向地面发送高精度的时间信号。

卫星授时源通常由GPS系统提供，GPS系统通过GPS卫星向地面发送时间信号。

卫星授时源的精度通常在纳秒级别，因此可以提供非常精确的时间同步。

2. 时间服务器时间服务器是整个时间同步系统的核心组件，它负责接收卫星授时源发送的时间信号，并将时间信号通过网络发送给各个网络节点。

时间服务器通常使用GPS接收器接收卫星信号，并通过硬件模块将时间信号转换为数字信号。

时间服务器还包括时钟补偿模块和网络同步模块。

时钟补偿模块用于对时钟漂移进行补偿，它可以通过对时钟频率进行微调来使得本地时钟与卫星授时源的时间保持一致。

网络同步模块用于对网络延迟进行补偿，它能够根据网络延迟的变化来调整时间信号的发送时间，以保持网络中各个节点的时间一致性。

3. 网络节点网络节点是时间同步系统中的终端设备，它们可以是计算机、交换机、传感器等各种设备。

网络节点通过网络连接到时间服务器，接收时间服务器发送的时间信号，并进行时钟校准。

网络节点通过时钟校准来保持本地时钟与时间服务器的时间一致。

基于ARM的IEEE1588精密时钟同步协议的实现

Ｃ０ＤＥＮＪＹＩＩＤＵ
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｃａ．ｃｎ
基于ＡＲＭ的ＩＥＥＥ１５８８精密时钟同步协议的实现
孔亚广，孙祥祥
（杭州电子科技大学自动化学院，杭州３１００１８）（十通信作者电子邮箱ｙｇｋｏｎｇ＠ｈｄｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）
ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｉｔｉｆｔｔｈｅｒｅｑｕｉｅｍｅｒｎｔｓｆｏｈｉｓｈ — ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｔｉｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｔｉａｏｎａｂｏｕｔｍｏｄｅｎｒｉｎｄｕｓｔｒｉｌａＥｔｅｒｂｎｅｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｏｒｒｅａｃｈｉｎｇｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｎａｎｏｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｎＥｔｈｅｎｅｒｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆ
ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＩＥＥＥ１５８８ｈｉｇｈ— ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｔｉｍｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｂａｓｅｄｏｎＡＲＭ
ｍｅｔｈｏｄｏｆｈｏｗｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｒｅｌｉａｚｅｄｎａｎｏｓｅｃｏｎｄｌｅｖｅｌｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｌｎｅｔｉｍｅ．ｉｔｐｏｐｒｏｓｅｄａｋｉｄｏｏｆｒｅｌｌａｚｔｉａｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＡＲＭｆｒｏｍｔｈｅｐｏｉｎｔｏｆｖｉｅｗｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ，ｕｓｅｄｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅＩＥＥＥ１５８８ｐｒｏｔｏｃｏ１．Ｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｅａｒｌｉｚｉｎｇｓｏｌｕｔｉｏｎｎｄａｆｌｏｗｃｈａｔａｒｅｏｆｅｒｅｄ．ｂｕｔａｌｓｏｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ

基于单片机的GPS定位系统设计【范本模板】

基于单片机的GPS定位系统设计摘要GPS是全球定位系统英文名词Global Positioning System的缩写.该系统是美国布设的第二代卫星无线电导航系统。

它能为用户提供全球性、全天候、连续、实时、高精度的三维坐标、三向速度和时间信息.其目的是在全球范围内对地面和空中目标进行准确定位和监测。

现在，GPS接收机作为一种先进的导航和定位仪器，已在军事及民用领域得到广泛的应用。

本设计是基于AT89C51单片机来实现的简易GPS定位信息显示系统。

本控制系统主要完成接受数据、时间显示、经度显示、纬度显示等常规功能.此方案基于单片机、GPS模块和12864液晶显示屏等硬件，并应用C语言实现了GPS信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等。

经过实践测试，这种接收机可以达到基本GPS信息的接收以及显示，可以做到体积小、精度高、连续导航，并可广泛应用于个人野外旅游探险、出租汽车定位及海上作业等领域。

关键词：GPS定位系统，单片机，液晶显示屏DESIGN OF GPS RECEIVER BASED ON 51 SINGLE CHIPCOMPUTERABSTRACTGPS is the abbreviation of the English term Global Positioning System global positioning system. The system is the United States laid the second generation satellite radio navigation system. It can provide users with continuous, real—time，global, round—the—clock，high precision three dimensional coordinates, three velocity and time information. Aimed at targets on the ground and in the air around the world an accurate positioning and monitoring。

基于Protues的GPS守时授时时钟装置的设计与仿真

１期
李秀丽，等：基于Ｐｏｕｓ的ＧＳ守时授时时钟装置的设计与仿真ｒｔｅＰ
７５
钟采用Ｄ１０Ｓ３２时钟芯片。
２２中断响应框图．
时钟芯片与中央处理单元之间采用同步串行的方式进行通信，在接收到中央处理单元的初始化命令后，其内部时钟就会工作，产生时
间数据实现守时功能。ＧＳ接收机通过串口将Ｐ
ｆ应断ｌ响中
Ｉ关断ｌ中ｌ
● Ｉ
标准的时间数据送人中央处理单元，经中央处理单元解码后得到的时间信号和秒脉冲信号分
别用于对本地时钟，及本地秒脉冲的校对，实
行。
图１ＧＳ守时授时时钟装置原理图Ｐ
Ｆｇ１ｈｃｅｔｉｇａｏＳｃｏｋｉ．ＴｅｓｈｍａｉｄａｒｍｆｃＧＰｌｃ
１系统工作原理．２
该装置由接收机，中央处理单元、输出接
李秀丽，雷晨，孙艺玫，徐倩
（．宁省地震局，辽宁１辽沈阳１０３；２广西壮族自治区地震局，广西１０４．南宁５０２）３０２
摘要：本文设计了一种以ＧＳ时间为标准信号的守时授时时钟装置，阐述了该装置的硬件组成、软件实Ｐ
地点的数据同步非常重要。随着卫星定位系统的发展，ＧＳ技术在地震数据采集装置中已被Ｐ广泛应用。本文设计了一种以ＧＳ时间为标准Ｐ时间信号的守时授时时钟装置。该装置自身可以产生时间信号及秒脉冲信号，可用作台站数据采样时钟。每隔一定的时间该装置会自动接通ＧＳ接收机，对采样时钟进行对时使各个台Ｐ站的采样时钟同步运行。由于采用ＧＳ时间对Ｐ时，这就保证了所有台站的时钟高精度同步运

嵌入式linux arm时间同步方法

嵌入式linux arm时间同步方法嵌入式Linux ARM时间同步方法在嵌入式系统中，时间同步是非常重要的一个功能。

它可以确保系统中各个设备的时间一致，以便于各个模块之间的协同工作。

本文将介绍一些在嵌入式Linux ARM平台上实现时间同步的方法。

一、使用NTP协议进行时间同步NTP（Network Time Protocol）是一种用于同步网络中各个设备时间的协议。

在嵌入式Linux ARM系统中，可以通过安装和配置NTP服务器来实现时间同步。

具体步骤如下：1. 安装NTP服务器软件。

可以通过在终端中执行相应的命令来安装NTP服务器软件，例如在Debian系列系统中可以使用apt-get命令来安装。

2. 配置NTP服务器。

可以通过编辑配置文件/etc/ntp.conf来配置NTP服务器。

在配置文件中，需要指定一些NTP服务器的参数，例如要同步的时间服务器的地址等。

3. 启动NTP服务器。

在配置完成后，可以使用命令启动NTP服务器，例如在Debian系列系统中可以使用service命令来启动。

4. 配置客户端设备。

在每个需要同步时间的客户端设备上，需要配置NTP客户端。

可以通过编辑配置文件/etc/ntp.conf来配置NTP 客户端，指定要同步的时间服务器的地址。

5. 同步时间。

在配置完成后，可以使用命令手动同步时间，或者设置自动同步时间的策略。

一般情况下，NTP客户端会定期向NTP 服务器发送请求，以获取最新的时间信息。

二、使用PPS信号进行时间同步PPS（Pulse Per Second）信号是一种精确的时间信号，可以用于实现高精度的时间同步。

在嵌入式Linux ARM系统中，可以通过配置PPS信号来实现时间同步。

具体步骤如下：1. 配置GPIO引脚。

首先需要选择一个GPIO引脚，将其配置为输入模式，并连接到一个精确的时间源上，例如GPS模块的PPS输出引脚。

2. 配置内核。

在Linux内核中，需要配置相应的驱动程序来接收和处理PPS信号。

GPS授时系统

GPS授时系统设计摘要：使用GPS25一LVS OEM板(接收机)接收卫星信号，通过串口异步通信把数据传送给89C51单片机，单片机通过并口控制LED显示，从而实现GPS准确授时．同时，介绍了GPSOEM板输出的数据形式，并采用NMEA_0183格式中最常用的“$GPGGA”格式输出，由“$G —PGGA”数据输出格式可编写出相关的接收程序．关键词：GPS授时；0EM板；秒脉冲0 引言时间信号的准确与否，直接关系到人们的日常生活、工业生产和社会发展．人们对时间精度的要求也越来越高．天文测时所依赖的是地球自转，而地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精度只能达到910-．因此“原子钟”广10-，“原子钟”精度可达12泛运用到精密测量和日常生活、生产领域．GPS接收机授时系统是利用接收机接收卫星上的“原子钟”时间信号，然后把数据传输给单片机进行处理并显示出时间，由此可制作出GPS精密时钟．目前已有专门用于授时的授时型接收机，可以提供ns级的精确时间，但由于其价格昂贵，多数用户难以接受，因此无法普及．本文采用具有定时功能的GPS 0EM板的串口输出的协调世界时进行授时，可提供经济、实用、准确的公众时间，避免了因时钟不准确给生活、生产带来的不便．．0.1 GPS系统简介1973年12 月，美国国防部组织陆海空三军联合研制新一代的卫星导航系统：“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”，意为“卫星测时测距导航全球定位系统”，简称 GPS。

原系美国国防部军事系统中的一个组成部分，现已广泛应用于航海、航天、测量、通信、导航、智能交通等诸多领域。

它是新一代精密卫星定位系统，是现代科学技术迅速发展的结晶。

GPS 是一种全球性、全天候的卫星无线电导航系统，可连续、实时地为无限多用户提供。

由于 GPS 定位技术具有精度高、速度快、成本低的显著优点，因而己成为目前世界上应用范围最广、实用性最强的全球精密授时、测距和导航定位系统。

基于单片机的GPS定位系统设计--开题报告+任务书

论文（设计）题目：基于单片机的GPS定位系统院－系：工学院—自动化系专业：电气工程及其自动化毕业论文（设计）开题报告别栏应填：应用研究、理论研究、艺术设计、程序软件开发等。

毕业论文（设计）任务书二．有关要求1．应收集的资料及主要参考文献（1）工具书[1]邱致和.王万义.GPS原理与应用[M].北京:电子工业出版社，2001[2]李维言.郭强.液晶显示应用技术，电子工业出版社，1999.8[3]李维言.郭强，周云仙.液晶显示应用手册，电子工业出版社，2002.8[4]陆爱明.单片机和图形液晶显示器接口应用技术，电子产品世界。

2001.9[5]余锡存.单片机原理及接口技术[M].西安:西安电子科技大学出版社，2000[6]戴佳.戴卫恒.51单片机C语言应用程序设计[M].北京:电子工业出版社.2006[7]彭为.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社.2006（2）参考资料:[1]肖剑飞.嵌入式GPS通用卫星模拟器设计与实现[J].空间电子技术，2007.4[2]黄少锋.张尊泉，邓斌，黄斌.基于单片机采集与显示GPS定位信息系统的设计[J].空军雷达学院学报，2007.1[3]王古猛.GPS与单片机接口程序设计[J].电子测试，2007,7[4]黄凌.基于单片机的GPS信息处理系统[J].现代电子技术，2009,12[5]杨平.宋贽存.基于GPS-OEM板和单片机的GPS接收机的设计[J].东北林业大学学报，2009,52．外文翻译要求根据需求对部分内容进行双语说明，如封面、摘要等。

语法正确、条理清晰3、论文撰写(设计)要求（1）数据的处理与显示要求要求通过对GPS接收模块接收到的数据进行处理，经单片机运行程序后，然后让显示器显示出来，使数据可视化。

（2）程序编写要求根据我们之前的预期结果来进行编程，首先对Keil C的使用要熟练；其次要熟悉通信协议及硬件各个管脚的功能，然后定义管脚和编写子函数，再在主函数中调用子函数，这样可使程序简明易懂结构性较强而不易发生错误。

基于ARM9和FPGA的GPS接收机软硬件设计与实现

星为基础的无线电导航系统，具有全能性（陆地、海洋、航空、航天）、全球性、全天候、连续性、实时性的导航、定位和定时等功能，能为各类静止或高速运动的用户迅速提供精密的瞬间三维空间坐标、速度矢量和精确授时等多种服务。
Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅ－ｐｌｕｓ－ｓｏｆｔｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍＯｆ
ＧＰＳｒｅｃｅｉｖｅｒｂａｓｅｄｏｎＡＲＭ９ａｎｄＦＰＧＡ
ＡＤＳ１．２ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｄｅｓｉｎｇｏｎＡＲＭ＋ＦＰＧＡｈａｒｄｗａｒｅｓｙｓｔｅｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＧＰＳ；ＡＲＭ９；ＡｃｑｕｉｓｉｉｏｎｔａｎｄＴｒａｃｋｉｎｇ
ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｆｔｏｍ，ｒｓｍｕｉｌａｔｅｓｈｅｔｒｅｃｅｐｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｈｅｔＧＰＳｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｉｎａｇｌｂａｓｅｄｏｎＱｕａｒｔｕｓ１１９．１ａｎｄ
总第１５卷１６４期２０１３年４月
大众科技
ＰｏｐｕｌａｒＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

基于STM32单片机的北斗GPS双模定位系统设计及测试

1、在复杂环境下定位精度和稳定性需要进一步提高；
2、可以进一步优化系统功耗，以适应更广泛的应用场景；
3、可以研究更多种类的卫星信号接收器和模块化设计，以提高系统的适应性和可技术的不断发展和优化，以及各种新材料的出现和工程技术的进步，相信我们将能够设计出更高效、更稳定、更低成本的北斗GPS双模定位系统，为人们的生产生活带来更多便利和安全。
测试方法
为了验证北斗GPS双模定位系统的性能，我们分别进行了静态测试和动态测试。在静态测试中，我们将系统置于固定位置，并使用GPS模拟器生成模拟信号，以测试系统的定位精度和稳定性。在动态测试中，我们将系统安装在运动平台上，并在不同场景下进行测试，以验证系统的实时性和可靠性。
结果与分析
通过测试，我们得到了以下结果：在静态测试中，系统的定位精度为2.5米，稳定性较好；在动态测试中，系统的实时性较好，但在高楼林立、山区等复杂环境下定位精度会受到影响。分析原因可能是由于复杂环境下卫星信号被遮挡，导致接收器接收到的信号质量下降。为了改进这一现象，我们计划采用更多卫星信号接收器和技术手段来提高定位精度和稳定性。
基于STM32单片机的北斗GPS双模定位系统设计及测试
01 引言
03 系统设计 05 结果与分析
目录
02 研究现状 04 测试方法 06 结论与展望
引言
随着全球卫星导航系统（GNSS）的快速发展，北斗全球卫星导航系统（BDS）和全球定位系统（GPS）已成为广泛应用于定位、导航和授时的重要技术。为了提高定位精度和可靠性，同时降低系统成本，本次演示旨在设计一种基于STM32 单片机的北斗GPS双模定位系统，并对其进行测试和分析。
此外，我们也对系统的功耗进行了测试。结果显示，在正常工作状态下，系统的功耗为120mA，具有较高的能量效率。而在定位模式下，系统的功耗会略微增加至150mA左右。考虑到系统的长时间运行和高集成度，我们认为该功耗水平可以满足大多数应用场景的需求。

基于单片机的GPS定位系统设计研究综述

基于单片机的GPS定位系统设计研究综述GPS定位系统是一种基于全球卫星定位系统的技术，通过接收卫星发射的信号来确定地理位置。

单片机是一种集成电路，在嵌入式系统中广泛应用。

基于单片机的GPS定位系统设计研究集合了这两种技术，具有较高的实用性和应用价值。

首先，基于单片机的GPS定位系统设计研究需要明确系统的功能需求和设计目标。

这包括确定系统的定位精度要求、功能模块划分、数据处理和通信等方面。

通过明确需求和目标，可以为系统的设计和实现提供明确的指导。

在功能模块划分方面，基于单片机的GPS定位系统通常包括GPS接收模块、数据处理模块和通信模块。

GPS接收模块负责接收卫星发射的信号，并解析和提取定位信息。

数据处理模块对接收到的定位信息进行处理和计算，确定地理位置。

通信模块负责与其他设备或系统进行数据交互，如实时定位数据上传和远程控制等。

为了提高系统的定位精度，设计研究中可以引入增强定位技术。

例如，可以结合惯性导航系统（INS）和地面台站网络等技术，进一步提升定位精度和鲁棒性。

INS可以通过测量加速度和角速度等信息，结合GPS定位结果，对位置进行改进和修正。

地面台站网络可以利用多基站之间的信号时差差分定位算法，消除大气延迟等误差，提高定位的精度和可靠性。

在系统设计过程中，还需要考虑功耗、成本和体积等方面的限制。

单片机作为嵌入式系统的核心，应当能够满足系统的需求，并具有较低的功耗。

此外，成本和体积也是设计中需要考虑的因素，系统需要在满足功能需求的同时，具备一定的经济性和可实现性。

设计研究中还需要关注系统的稳定性和可靠性。

稳定性是指系统在各种环境条件下，如天气变化、信号干扰等情况下的工作表现。

可靠性则是指系统能够持续地提供准确的定位信息，具备良好的工作稳定性和长期使用能力。

为了验证设计研究的有效性，可以进行实验和仿真研究。

通过搭建实验平台，采集实际的GPS定位数据，并进行数据处理和分析，以评估系统的性能和精度。

基于AVR单片机的IRIG-B码授时系统设计与实现

基于AVR单片机的IRIG-B码授时系统设计与实现普仕凡;徐名峰;张丽艳;费继友;雷子浩【摘要】针对野外测量站点测量控制仪器对时的需求,采用AVR单片机为控制核心,通过GPS模块获取准确时间,利用AVR单片机的PWM功能生成IRIG-B(Inter-Range Instrumentation Group-B,靶场仪器组B型码),研制了一套IRIG-B码授时系统.阐述了设计思路和软硬件设计思想,给出了原理框图及部分线路图.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2014(035)003【总页数】4页(P97-100)【关键词】IRIG-B码;AVR单片机;PWM;GPS模块【作者】普仕凡;徐名峰;张丽艳;费继友;雷子浩【作者单位】中国人民解放军91550部队,辽宁大连116023;大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028;大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028;大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028;大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028【正文语种】中文目前的测量装备自动化程度越来越高，大多都具备IRIG-B码输入接口，对时间的准确性也提出更高要求.当测量装备连接测控网时，时间统一信号由指挥控制中心实时提供，保证测控网内所有装备时间一致.距离指挥控制中心较远的野外测量站点无重大测控任务时，得不到指挥控制中心传来的授时信号，只能通过自身的固有时钟进行守时.如果装备出现时钟掉电时间就没了，而且装备长时间不对时会出现较大的时间偏差，严重影响装备平时的操控训练.为此研制本授时系统.本系统产生的IRIG-B码的基准码元前沿，相对于GPS模块输出的1PPS前沿的时间同步误差小于0.01 ms.能够满足授时要求.基于AVR单片机的IRIG-B码授时系统硬件总体框图［1-3］主要由主控单片机ATMEGA128、GPS模块、电源电路和产生差分IRIG-B码的MAX485电路组成，如图1所示.电源模块选择LM2576HV系列降压型开关稳压器［4］，LM2576HV 输入电压高，可达 60 V，对野外站点，可以使用电压等级小于60 V的蓄电池组或者直流稳压电源为本装置供电.电源电路［5］如图2所示.图2中的J4是电源接入插座，D9为IN4007，起到极性保护作用，当输入电压接反时，电路不工作，不会烧坏电路板上的电子元器件.C16、L5、C17构成兀型滤波电路.D10是大功率的TVS，反向可承受6 A的电流，当电压高于60 V时，反向导通，拉低输入电压，保护LM22596HV开关电源芯片不被高压损坏.IC3是开关电源芯片，它将输入5～60 V以内的直流电源变换成3.3 V的直流电源VCC输出，为单片机电路和GPS模块供电.D2、L3、C9、C12 构成LM22596HV-33 的外围电路.GPS模块选用u-blox公司的u-blox NEO 6M.u-blox公司新推出的u-blox NEO 6M GPS模块体积小，功能多，支持USB，支持UART，支持I2C，支持SPI，是目前UBLOX家族中性价比最高的GPS模块.GPS模块外围电路［6］如图3所示. 图3中ANT为GPS天线接入端，LED1为秒脉冲指示灯，LED1由1PPS信号驱动，当NOE6M锁住至少一颗星能够输出GPS时间后，LED1将1 s一闪烁. ATmega128单片机是本IRIG-B码授时系统的控制核心，其主要完成对GPS模块u-blox NEO 6M的设置、NMEA协议语句的读取(只读GPRMC语句);根据所获得的GPS时间和1PPS的上升沿，将时间信息以脉冲编码的形式调制到成IRIGB编码信号输出.单片机外围电路［1-3］如图4所示.图4中J3是JTAG接口，ATmega128单片机的程序仿真调试通过该接口完成，JTAG接口还实现对Flash，EEPROM，熔丝位和锁定位的编程，最终调试稳定后的程序也是通过JTAG接口固化到单片机内部Flash中.ATmega128单片机通过UART1与GPS模块进行数据通信.单片机的外中断4(INT4)为1PPS输入端，INT4设置成上升沿触发中断，中断后即刻启动单片机的PWM信号输出.单片机的定时器1工作在快速PWM模式，PWM信号就是直流B码信号，该信号由OC1B引脚输出即IRIG-B(TTL).图4中的U2为485转换芯片，485芯片设计成只发送状态，其作用是将直流B码信号转换成差分信号传输，显著提高信号的传输距离.图4中J1是B码信号输出接口，J1的1为差分信号正，2为差分信号负，3为直流B码，4为信号地.IRIG-B码是时间系统中的一种常用串行传输方式，接口标准化，国际通用.IRIG-B 码又包括两种方式:B(DC)码和B(AC)码，本文只讨论B(DC).IRIG-B(DC)时间码格式帧速率为1帧/s，可将1帧(1 s)分为10个字，每字为10位，每位的周期均为10 ms.每位都以高电平开始，分为3种码型:高电平8 ms低电平2 ms(表示参考码元，即每秒开始的第一字的第一位;位置标志P0～P9，即每个字的第十位)、高电平5 ms低电平5 ms(表示逻辑“1”)、高电平 2 ms低电平 8 ms(表示逻辑“0”).基本码元如图5所示.B码第一个字传送的是秒(s)信息，第二个字是分(min)信息，第三个字是小时(h)信息，第四、五个字是天(从1月1日开始计算的年积日).另外，在第八个字和第十个字中分别有3位表示上站和分站的特标控制码元.一帧完整的IRIG-B(DC)码［7］如图6 所示.本设计采用ATmega128单片机定时器1的PWM波形来产生B码.设置ATmega128单片机的定时器1工作在快速PWM模式，用来产生高频的PWM波形.可通过设置选择PWM波形从OC1A、OC1B或OC1C输出，本设计选择OC1B接通PWM输出，快速PWM模式计数器从BOTTOM计到TOP，然后立即回到BOTTOM重新开始.设置输出比较引脚OC1B在TCNT1与OCR1B匹配时清零，在TOP时置位，TOP值为 ICR1.设置子程序Timer1_PWM_Init()，该子程序实现定时器的初始化.程序中将设置定时器1工作在快速PWM模式，OCR1B与PWM输出信号连接，启用OCR1B匹配中断功能，设置TOP值为ICR1，设置ICR1=2 499，分频因子为64.输出的PWM 频率可以通过式(1)计算得到.其中，fclk为单片机时钟，本设计采用16 MHz的晶体振荡器，变量N代表分频因子，TOP为ICR1中存放的数值.由图5 IRIG-B(DC)码基本码元可知，基本码元每位的周期均为10 ms即频率为100 Hz，这就是PWM信号的频率fPWM.因此可得由式(2)计算TOP值.即ICR1=2 499.定时器1从0～2 499计数，一共有2 500个计数步长，周期是10 ms，因此1 ms对应于250个计数步长.OCR1B的值由匹配中断子程序SIGNAL(SIG_OUTPUT_COMPARE1B)中计算得到.每个基本码元的高电平时间到后TCNT1与OCR1B匹配，程序转入OCR1B匹配中断子程序运行.OCR1B匹配中断子程序用于确定下一个基本码元的高电平持续时间.中断子程序中设置Times_cent［］存放1 s数据从0～100码元高电平时间的数组，设置变量pTimes_cent指向码元位置.单片机INT4中断发生时，1PPS信号的上升沿到来，此时设置码元位置为0首位码元脉宽8 ms即pTimes_cent=0，Times_cent［0］固定为 8 启动单片机的PWM信号输出.数组Times_cent［］的实时值根据读取的GPS时间进行配置.ATmega128单片机通过UART1读取GPS模块输出的时间.UART1的设置子程序为Usart_init(void).在该程序中设置UCSR1B的值为0，UCSR1A的值为0，UBRR1L的值为103，UBRR1H的值为0，UCSR1C和UCSR1B的值分别如式(4)、(5)所示.GPS模块GPRMC语句通过UART1中断程序读取.数组UTCtime［］中存放了UTC时间数据，数组UTCdate［］中存放了UTC日期数据.B码的第四、五个字是天(从1月1日开始计算的年月日).其计算程序用calatydays(uint Y，uint M，uint D)表示.其中Y，M，D分别表示当日的年、月、日，函数返回值为当日是一年中的第几天.设置变量CurrentDay中存放的就是当日是一年中的第几天.子程序TimeChange()将时间数据映射到B码对应位上，在程序中判断 UTCtime ［5］和 UTC-time［4］的每一位，如果该位的值都是1，则将Times_cent［i］的值置为5，如果该位的值不都是1，则Times_cent［i］的值置为 2.基于AVR单片机的IRIG-B码授时系统程序［8］采用 C语言编写，可读性强，存于 ATMEGA128单片机内部的FLASH存储器中，程序流程如图7所示.基于AVR单片机的IRIG-B码授时系统产生的B码基准沿，与GPS模块输出的1PPS信号上升沿之间的的误差小于0.01 ms，具有较高的授时精度.本系统具备IRIG-B码的差分传输输出，可以同时为多台具备差分IRIG-B码输入接口的装备提供远距离授时服务.基于AVR单片机的IRIG－B码授时系统可广泛运用到需要IRIG－B码授时服务的电力监控、移动通信基站等场合.【相关文献】［1］普仕凡，张丽艳，李桂林，等.基于89C52单片机的智能温控仪设计［J］.大连交通大学学报，2008(3):93-96.［2］刘振超，张丽艳，普仕凡.基于W78E516控制的触摸液晶显示屏AG320240A4STCW-T51的应用［J］.现代显示，2009(1):45-48.［3］普仕凡，付晓伟.基于AVR单片机的烟敏传感器检测电路设计与实现［J］.电脑编程技巧与维护，2012(4):87-88.［4］普仕凡.基于AVR单片机的无线液位监视仪设计及实现［J］.电脑知识与技术，2012(25):103-106.［5］薛明军，张辉，赵敏.LM2575系列开关稳压集成电路及其应用［J］.国外电子元器件，2001(1):67-68.［6］赵晶.Protel99高级应用［M］.北京:人民邮电出版社，2001.［7］马红皎，胡永辉.GPS＆IRIG －B 码时间系统分析［J］.电子科技，2005(7):23-27.［8］沈文，Eagle lee，詹卫前.AVR单片机C语言开发入门指导［M］.北京:清华大学出版社，2003.。

基于GPS和北斗双模同步的高精度频率源对时的设计

基于GPS和北斗双模同步的高精度频率源对时的设计摘要：近年来，社会进步迅速，我国的科学技术的发展也有了改善。

电力系统事故分析需要对系统故障前后的电压与电流数据、保护装置和断路器动作顺序及某一时刻波形进行分析，这些事故能否准确及时分析，取决于是否有统一、精度高的时间同步信号。

随着电力系统可靠性要求越来越高，GPS 授时系统抗干扰能力、安全性、授时连续性及可靠性低的问题不断凸显出来。

自 2003 年 5 月，我国将第三颗“北斗一号”成功送入太空，标志着我国成为第三个拥有完善卫星导航定位系统的国家。

目前，我国正建设“北斗二代”系统，该系统由静止轨道上 5 颗卫星和非静止轨道上 30 颗卫星组成，可满足我国各个行业发展需要。

关键词：GPS；北斗双模同步；高精度频率源对时；设计引言预计 2020 年全球将进入 5G 时代，在 5G 时代人们可以享受千倍提速的网络、通信等服务，这些便利的服务要求时钟系统具有极高的准确性和稳定性，对时钟精度要求甚至达到纳秒级别，并且各个系统都要求达到严格的时间同步。

卫星授时是目前主流的时间同步技术，其中美国的全球卫星导航系统(GPS)技术最为成熟，凭借覆盖面广、精度高等特点成为了卫星授时的首选。

但是GPS 归美国政府所有，由美国军方开发和控制，存在着故意降低精度的可能，甚至在战争等不确定因素下可能导致中国等其他地区不能使用 GPS 服务，对国内各种 GPS应用造成了潜在隐患。

1各功能模块设计BDS/GPS 双模授时系统采用模块化设计，由以下几个部分组成:1)标准信号接收单元。

该单元通过对外部输入的多路径标准信号(空间时间信号和有限传输时间信号)进行信号质量判别及进度测试，对信号优先级进行排序或通过人为操作控制，为系统提供标准时间信号和信息。

2)时间信号产生单元。

该单元是系统核心部件，由频率驯服组件和时间信号产生组件组成。

频率驯服组件通过标准信号和本地频率源信号进行频率比的测量，以获得频率误差;时间信号产生组件是将已驯服的内部频率源和标准接收单元时间信息合成产生本地各种时间信号和信息，如IＲIG － B、NTP、1PPS、1PPM、1PPH 等。

基于ARM的GPS接收机解码系统设计

【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ＧＰＳ；ＮＥＯ－５ＱＧＰＳｃｈｉｐ；ＡＲＭ７ｃｈｉｐ；Ｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ０引言
ＧＰＳ是英文Ｇ１ｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ（全球定位系统）的简称．而其中文简称为“ 球位系” ＧＰＳ是２Ｏ世纪７Ｏ年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统由于ＧＰＳ技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点．作为先进的测量手段和新的生产力．已经融入到国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。ＧＰＳ接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息：用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历：用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同．随时（ＬＰＣ２０００系列）等；可选ＣＡＮ接口板方便组装现场总线；所有Ｉ／Ｏ全部引出可以和用户的外部电路连接搭配：４个独立ＬＥＤ．６个独立键盘控制；具有ＲＳ２３２转换电路可与上位机进行通讯：可以与标准串行．ＭＯＤＥＭ直接接口方便远程通讯：具有Ｉ２Ｃ器件，ＳＰＩ器件接口器件；具有滤波电路．ＰＷＭ输出可实，ＤＡＣ转换功能：板上的功能部件可使用跳线器连接或断开连接：提供基于Ｐｃ的人机界面方便调试实时时钟串口通信等功能１－３ＧＰＳ模块相关功能介绍１．３．１ＧＰＳ模块介绍该ＧＰＳ模块采用瑞士ｕ＿ｂｌｏｘ公司的ＮＥＯ一５Ｑ主芯片．此芯片为多功能独立型ＧＰＳ模组，以ＲＯＭ为基础架构．成本低、体积小，并具有众多特性采用ｂｌｏｘ最新的ＫｉｃｋＳｔａａ微弱信号攫取技术．能确保采用此模组的设备在任何可接收到信号的位置及任何天线尺寸都能够有最佳的初始定位性能并进行快速定位其主要抒陛：５Ｏ个通道卫星接收功能：１００万个以上的相关系引擎：可同步追踪ＧＰＳ及伽俐略导航卫星信号：提供多种接口：ＵＡＲＴ、ＵＳＢ、ＩＩＣ、ＳＰＩ。１．３．２ＧＰＳ数据包解析ＧＰＲＭＣ数据解析内容：１）时间．这个是格林威治时间，是世界时间（ＵＴＣ）．我们需要把它转换成北京时间（ＢＴＣ），ＢＴＣ和ＵＴＣ差了８个小时．要在这个时间基础上加８个小时。２）定位状态，在接收到有效数据前．这个位是 ‘ Ｖ’ ，后面的数据都为空，接到有效数据后，这个位是‘ Ａ’ ，后面才开始有数据。３）纬度，我们需要把它转换成度分秒的格式。ＧＰＧＧＡ数据解析内容：第９，１０个字段，海平面高度和大地水准面高度．单位是米

基于卫星授时的时间同步系统设计

基于卫星授时的时间同步系统设计随着现代通信、物联网技术的发展，时间同步成为了系统功能的重要组成部分。

基于卫星授时的时间同步系统能够实现高精度的时间同步，广泛应用于电力系统、航空航天、金融、军事等领域。

本文将介绍一个基于卫星授时的时间同步系统的设计思路。

一、系统组成基于卫星授时的时间同步系统主要由卫星、接收终端和时钟设备三部分组成。

其中卫星为时间信号发射源，接收终端用于接收卫星发射的时间信号并通过比对与本地时钟进行误差调整，时钟设备用于输出同步后的时间信号。

二、系统设计思路1.卫星信号选择选择GPS卫星信号作为基准信号。

GPS卫星具有广覆盖面，信号稳定、精度高等特点，可满足要求。

2.信号传输与接收GPS卫星发射信号经过空气传播到达地面接收终端。

接收终端主设备为接收天线，用于接受卫星的时钟信号。

接收天线将接收到的信号送入信号放大器，并通过双差束干涉对齐技术进行信号处理。

3.误差调整误差调整分为两个方面，一是接收终端内部的误差调整，二是将接收终端与本地时钟进行误差调整。

接收终端内部误差调整通过时间缓冲器和数字时钟控制器实现。

将接收到的信号先进行固定延时，再通过数字时钟控制器进行适当的滤波和校正，以减小接收信号的抖动。

将接收终端与本地时钟进行误差调整，主要是通过测量接收终端和本地时钟之间时间差来进行调整。

时间差的测量主要有两种方法，一是采用码差测量方法，计算接收终端和本地时钟的码差时间差值，根据此值将本地时钟与接收终端进行误差补偿；二是采用相位测量方法，通过比对接收终端和本地时钟之间不同时刻的信号相位差异来确定两者时钟之间的相对差异。

针对电力系统的时间同步应用中，一般采用码差测量方法，精度高且稳定性好。

4.时钟设备输出当完成误差调整后，接收终端会将修正后的时钟信号发送给时钟设备，时钟设备通过硬件电路对信号进行过滤、放大和脉冲整形处理，得到高精度的时间输出信号。

三、特点及应用基于卫星授时的时间同步系统采用GPS卫星信号作为基准信号，具有高精度、稳定性好、范围广等特点。

基于卫星授时的时间同步系统设计

基于卫星授时的时间同步系统设计一、介绍时间同步系统是一种用于确保网络中各设备时间一致的技术。

它在许多领域都有广泛的应用，比如金融交易、通信网络、航空航天等。

传统的时间同步系统通常是通过标准的时钟源（比如GPS）来提供时间信号，但是在某些特定情况下，卫星授时系统可能更为合适。

卫星授时系统是一种利用卫星信号来进行时间同步的方法。

它具有全球覆盖的特点，不受地理位置限制，因此在一些需要全球时间同步的应用场景中具有重要意义。

本文将介绍一种基于卫星授时的时间同步系统设计，包括系统结构、工作原理、数据处理流程等。

二、系统结构基于卫星授时的时间同步系统主要由以下几个部分组成：1.卫星授时信号源：系统需要选择合适的卫星信号源来提供时间信号。

这一部分通常由一组卫星信号接收器组成，可以同时接收多颗卫星的信号，并进行信号处理。

2.主机服务器：主机服务器是系统的核心部分，负责接收卫星授时信号，并将其转化为统一的时间信号，然后通过网络分发给其他设备。

3.网络设备：网络设备包括交换机、路由器等，用于将时间信号传输到网络中的其他设备。

4.客户端设备：客户端设备是系统中的终端设备，包括计算机、通讯设备等，用于接收时间信号并进行时间同步。

2.信号处理：接收器将接收到的卫星信号进行处理，并将时间信息提取出来。

4.时间同步：主机服务器通过网络将时间信号分发给网络设备和客户端设备，实现整个系统中各设备的时间同步。

1.卫星信号接收：系统通过卫星信号接收器接收来自卫星的信号，这些信号包含了时间信息和位置信息。

3.主机服务器处理：主机服务器接收处理后的时间信号，进行时钟同步处理，并生成可分发的时间信号。

1.全球覆盖：由于卫星信号具有全球覆盖的特点，因此基于卫星授时的时间同步系统可以满足全球范围内的时间同步需求。

3.无地理限制：由于卫星信号可以在任何地点接收到，因此基于卫星授时的时间同步系统不受地理位置限制。

4.可靠性高：传统的时钟信号可能受到地面设备的影响，而卫星信号具有较高的可靠性，可以提供更稳定的时间同步信号。

基于GPS平台的机房授时系统

基于GPS平台的机房授时系统机房是各种网络设备运行和数据存储的重要场所。

在机房中，时间同步是非常关键的，因为许多网络设备需要精确的时间信息来同步操作和日志记录。

为了实现一个稳定和精确的机房授时系统，可以基于GPS（全球定位系统）平台进行搭建。

GPS是一种全球定位系统，由一组卫星和地面控制站组成，可以提供精确的时间和位置信息。

利用GPS可以在机房中建立一个高精度的授时基准，以确保所有设备都能准确同步时间。

需要在机房中部署一个GPS接收器。

GPS接收器可以接收到来自GPS卫星的信号，并从中提取出时间信息。

一般而言，GPS接收器可以通过串口或者以太网接口与其他设备进行通信。

需要在机房中搭建一个授时服务器。

授时服务器可以通过GPS接收器获取到的时间信息来同步自己的时钟，并且可以通过网络将时间信息传递给其他设备。

授时服务器还可以提供时间校准服务，允许其他设备主动向其请求时间同步。

需要对机房的时间同步系统进行监控和管理。

可以使用网络管理系统对授时服务器和时间客户端进行监控，并对其进行配置和管理。

还可以设置报警机制，以便在授时系统出现故障或者时钟偏差较大时及时收到警报。

1. 高精度：GPS可以提供高精度的时间信息，保证机房中的设备可以精确同步时间。

2. 可靠性：GPS平台具有高度的可靠性和稳定性，保证时间信息的准确性。

3. 灵活性：基于GPS的授时系统可以灵活部署和扩展，适应不同规模和需求的机房。

4. 管理性：通过网络管理系统，可以对授时服务器和时间客户端进行集中管理和监控，提高管理效率和便利性。

基于GPS平台的机房授时系统是一种稳定、精确和可靠的时间同步方案。

通过部署GPS接收器、授时服务器和时间客户端，可以实现机房中设备的精确时间同步，提高网络运行的准确性和稳定性。

通过网络管理系统的监控和管理，能够及时发现并解决授时系统中的问题，确保系统的正常运行。

基于STM32的GPS实时授时系统

应用设计
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
基于ＳＴＭ３２的ＧＰＳ实时授时系统
张玉平
在太阳能光伏应用方面，传统的
固定式光伏阵列不能有效地保证太阳
光线随时垂直照射太阳能电池板发，
通过ＵＳＢ完成的。
片机实现黾
ＵＳＢ－
ＵＡＲＴ转换电路如图４所示。
今日
子电
＊
２０１
年８
１
＆２月
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ｃ．
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Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
应用设计８１
软件设计
ＲＴＣ时钟芯片。
同时，
采集到的数据
可以经串口上传到ＰＣ上位机上时钟，
参数也可以在上位机上修改后发送到主控制器上，方便调试和观察。
图系统架构１
硬件电路设计
完成的。该电路通过驱动程序将ＰＣ端的ＵＳＢ口模拟成一个ＣＯＭ口，通过访
件的式去访问硬ＣＯＭ口方
问ＣＰ２０２１
，
端ＰＣ与ＣＰ２１芯０２片间的数据传输是
我们称之为帧。

GPS应用 - 基于GPS的以太网授时系统

基本的信号结构及准确率
若设（x，y，z）为接收机的位置，（xn，yn，zn）为已知卫星的位置，则列解下列方程就可以得到x，y，z和标准时间T：
(x-x1)2 +(y-y1)2 +(z-z1)2=C2(T+ΔT-T1-τ1) (x-x2)2 +(y-y2)2 +(z-z2)2=C2(T+ΔT-T2-τ2) (x-x3)2 +(y-y3)2 +(z-z3)2=C2(T+ΔT-T3-τ3) (x-x4)2 +(y-y4)2 +(z-z4)2=C2(T+ΔT-T4-τ4)
GPS工作原理
GPS是NAVSTAR/GPS（Navigation SatelliteTiming and Ranging/Global Positioning System）的简称，是由美国国防部研制的导航卫星测距与授时、定位和导航系统，由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，这24颗卫星等间隔分布在6个互成60度的轨道面上，这样的卫星配置基本上保证了地球任何位置均能同时观测到至少4颗 GPS卫星。GPS由三部分构成：一是GPS卫星（空间部分）：21颗工作卫星，3颗备用卫星；二是地面支撑系统（地面监控部分）：1个主控站，3个注入站，5个监测站；三是GPS接收机（用户部分）：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。 GPS接收机的定位实际是就是通过计算接收机距不同卫星的距离来完成的. 第四颗卫星的用处是提供时间基准，给GPS接收机用来计算接收机距离其他三颗卫星的距离：有了时间基准，接收机就可以测量从其他三颗卫星到达接收机的时间，然后把时间转换成距离。

单片机GPS定位系统的设计与应用综述

单片机GPS定位系统的设计与应用综述摘要：单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器、存储器和输入/输出设备的集成电路芯片，广泛应用于各种领域。

而全球定位系统（GPS）则是一种由美国开发的卫星导航系统，可以提供全球范围内的精准定位和导航服务。

本文综述了单片机与GPS技术的结合，介绍了单片机GPS定位系统的设计原理、硬件搭建和应用领域。

一、设计原理单片机GPS定位系统的设计原理基于以下几个关键要素：1. GPS模块：GPS模块是将接收到的卫星信号转换为可供单片机处理的电信号的硬件设备。

它负责从卫星接收GPS信号，并把解码后的数据通过串口或I2C总线传输给单片机进行处理。

2. 单片机：单片机作为整个系统的核心，负责接收GPS模块传输的数据，并进行解析、处理、存储等操作。

它可以根据接收到的GPS数据计算出当前的经纬度、速度、航向等信息。

3. 外围设备：为了增强单片机GPS定位系统的功能，可以添加一些外围设备，比如LCD显示屏、蜂鸣器、SD卡等，以方便数据的显示、存储和报警等功能。

二、硬件搭建单片机GPS定位系统的硬件搭建需要以下几个主要的组成部分：1. GPS模块：选择一款符合需求的GPS模块，可直接通过串口或者I2C总线与单片机进行连接。

2. 单片机：选择一款适合的单片机，常用的有AVR、PIC等系列，根据系统需求选择合适的型号。

3. 外围电路：包括供电电路、晶振电路、通信电路等。

在硬件搭建中需要注意的问题：1. 电源供应稳定：为GPS模块和单片机提供稳定的电源是系统正常运行的关键。

2. 通信接口选择：根据GPS模块的类型选择适当的通信接口，如UART或I2C 等。

3. 接地和屏蔽：在布线时需要注意接地和屏蔽，以提高系统的抗干扰性能。

三、应用领域单片机GPS定位系统广泛应用于以下几个领域：1. 车辆定位与导航：通过安装在车辆上的单片机GPS定位系统，可以实时获取车辆的位置信息，并提供导航功能，方便车辆管理和导航。

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基于ARM的GPS同步授时系统设计
摘要：基于国际航海标准NMEA-0183为数据协议，以保证电力系统精准授时为目的，通过ARM微控制器STM32f103rbt6和高精度GPS接收模块NEO-5Q为核心控制数据采集和传输，实现了GPS同步授时的设计方案。

系统采用GPS接收模块接收卫星发送的标准数据串，通过微控制器对GPIRMC最小定位信息中的时间数据进行筛选和处理，最后经上位机授时软件对本地计算机进行成功校时，保证了系统的可行性。

关键词：NMEA-0183；Codex-M3；STM32f103；CPS
时间同步在工业应用中是十分重要的基础工作，特别是对时间要求较高的电力系统。

近年来，电力系统大多采用不同厂家的计算机监控系统、谐波分析系统、故障录波装置、微机保护、电能质量计费系统等，时间数据大多是设备提供自己独立的时钟，而时钟因产品质量差异，在对时精度上都会有一定的偏差，从而使整个系统不能在统一的时间基础上进行数据的分析和比较，给事故后采取正确的故障分析判断带来很大的困难。

由于电力系统传统的时间同步方法只能保证全系统时钟误差在毫秒级，很难达到目前要求的精度。

GPS同步授时系统具有授时精度高、范围广、可靠性高全天候且又不受各种干扰影响的特点，因此，采用GPS同步授时系统比采用传统的时钟设备有着明显的优势，并且可广泛应用于对时统精度较高的行业中。

1 GPS同步授时系统原理
如图1所示，整个系统以Cortex-M3为内核的ARM微处理器
STM32f103rbt6为核心，并采用瑞士U-Blox公司NEO-5Q GPS数据接收模块接收卫星数据，微处理器从卫星数据中提取标准UTC时间码同时将其转换成标准北京时间码传输给本地计算机，最后由上位机授时软件对本地计算机进行校时，完成授时过程。

1．1 ARM微处理器STM32f103rbt6
STM32f103rbt6是意法半导体公司一款基于Conex-M3内核的32位微控制器，它主要应用于智能仪表、变频器、工控网络、高端家电和操作界面等领域。

STM32f103系列微控制器开发简单，有丰富的语句代码库，与ARM7TDMI相比运行速度最多可快35％且代码最多可省45％。

综合考虑选用了此款微控制器为本系统的核心。

该微控制器特点如下：
1)Cortex-M3内核、哈佛总线结构(可达90 DMIPS)；
2)20 K字节的SRAM，128 K字节的Flash；主频72 MHz，可在系统编程；
3)带唤醒功能的低功耗模式、内部RC振荡器、内置复位电路；
4)在待机模式下，典型的耗电值仅为2μA，非常适合电池供电的应
用；
5)3个16位通用的定时器，1个系统时间定时器：24位自减型。

1．2 NEO-5Q GPS接收模块
本系统选用较低功耗的NEO-5Q GPS超小型卫星接收模块，此芯片为多功能独立型GPS模组，以ROM为基础构架，成本低，体积小，最多可搜寻32个卫星频道，能够从接收到的信息中提取并输出2种时间信号：一是脉冲信号
1PPS，其脉冲前沿与国际标准时间的同步误差不超过1μs；二是经串口输出的时间信息，它在1PPS脉冲之间给出，用来说明一个1PPS脉冲对应的UTC时间(年、月、日、时、分、秒)。

NEO-5Q有UART和USB2．0两种接口，数据全速传输可达12 Mbit／s，具有高精度时间信号、在恶劣环境下持续工作的优点，可以达到系统要求。