GPS授时工作基本同步原理
为提高时间同步信号的传递精度,应尽量克服同步传送链路的抖动、拥塞和不对称性。时延抖动、信道拥塞和时延的不对称性信号将影响DCLS、网络时间协议(NTP,Network Time Protoco1)的时延补偿精度。
首先通过GPS卫星坐标与接收机的坐标计算出星机“真实距离”。GPS卫星的空间坐标可通过GPS卫星导航电文中的广播星历获知,接收机的坐标则可通过大地测量获得。
假定接收机与GPS卫星时间同步,利用GPS“测距码”信号测算出信号的传输时延,再根据传输时延和信号传播速度(取真空光速值)计算出星机“伪距离”。
伪距离的失真主要由以下2个因素造成:1)接收机与GPS卫星的不同步造成了传输时延的测算误差;2)GPS信号在穿越电离层和大气对流层时,传播速度会发生变化,不再等于真空光速,从而造成传播速度的误差。
信号传送速度引起的测量误差可按统计模型,用GPS导航电文中的修正参数推算出来。高级的双频GPS接收机还可通过双频段测量的方式更为地修正电离层误差。
因此,用式(1)、(2)可推算出接收机时钟与GPS时钟的钟差,通过调整钟差实现与GPS卫星钟的同步。
GPS时间的精度高,守时能力强,长期稳定性好,但由于GPS信号以电磁波方式传送,易受外界干扰,短期稳定性较差。将GPS的长期稳定性和物理时钟的短期稳定性相结合是提高时间精度较为有效的方法。此外,GPS共视比对也是提高外围站点时间精度较为有效的办法,通过共视比对可将站问误差控制在15 ns以内 。