GPS時鐘(GPS對時器,NTP網(wǎng)絡(luò)授時儀,GPS網(wǎng)絡(luò)校時器)的概述
GPS時鐘是由GPS和北斗衛(wèi)星接收單元、10MHz高穩(wěn)定晶體振蕩器頻率源、CPLD（可編程邏輯器件）與3個單片機(jī)組成的時間單元、顯示與系統(tǒng)管理單元、電源單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元以及設(shè)置與校時軟件組成。
授時器設(shè)備是一種智能化、基于標(biāo)準(zhǔn)NTP/SNTP協(xié)議工作的網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器。凡是網(wǎng)絡(luò)中支持NTP/SNTP協(xié)議的設(shè)備如計算機(jī)、路由器、DVR、NVR等都可以與來自本服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)時間源同步。其中配置RJ45網(wǎng)絡(luò)端口兩個，基于標(biāo)準(zhǔn)的NTP/SNTP協(xié)議，10/100M自適應(yīng)。
時間源可以配置GPS,北斗授時接收器（用戶可選），銣原子鐘或者恒溫晶振（用戶可選），本機(jī)不僅具有網(wǎng)絡(luò)端口，同時給用戶提供四路RS232C接口，可以滿足不能上網(wǎng)設(shè)備的對時需要。
上海銳呈電氣有限公司授時器產(chǎn)品采用表面貼裝技術(shù)生產(chǎn)，以高速芯片進(jìn)行控制，無硬盤和風(fēng)扇設(shè)計，具有精度高、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)、無積累誤差、不受地域氣候等環(huán)境條件限制、性價比高、操作簡單、全自動智能化運行、免維護(hù)等特點，適合無人值守。該裝置可以為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、流程控制管理系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)上B2B系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫的保存維護(hù)等系統(tǒng)提供精密的標(biāo)準(zhǔn)時間信號和時間戳服務(wù)。
授時器的技術(shù)指標(biāo)：
1．裝置工作溫度：-20℃～+70℃，貯存溫度：-40℃～+85℃，濕度：<95%。
2．功耗：≤15W。
3．電源：220V/110V交、直流自適應(yīng),雙電源冗余供電。
4．外形尺寸：1U/2U、19英寸。
5．時鐘源：GPS信號、北斗衛(wèi)星、IRIG-B碼、OCX0、銣原子鐘、CDMA、RS232、1PPS可選。
6．平均*間隔時間(MTBF)≥80000小時；平均維修時間（MTTR）：一般不大于30分。正常使用條件下無須維護(hù)。
7．北斗接收器：接收頻率（BD2 B1 ）：1561.098±4MHz。接收機(jī)靈敏度：-157.6dBW；
TTFF：冷啟動:32s,熱啟動:1s,失鎖重捕獲:<1s。
8．GPS接收器接收頻率：1575.42MHz；接收靈敏度：捕獲<-160dBW，跟蹤<-163dBW；捕獲時間：裝置冷啟動時，<2min，裝置熱啟動時，<10S；內(nèi)部電池類型：鋰電池，電池壽命：≮25000h。
9．網(wǎng)口支持協(xié)議：NTP/SNTP，ARP，UDP/ Time，Telnet，SNMP，MD5，ICMP，DHCP，TFTP，NTP V4，V3，V2，V1，NTP SERVER或NTP Client可選擇。
10．NTP/SNTP吞吐量：滿足每秒10000次時間請求。
11．授時天線長度標(biāo)配30m,可選40、50、60、80、100、120、150、200m。
12．對時精度：脈沖、B碼：0.1μS，串口：10μS ，NTP/SNTP：0.2-10ms，PTP:70 nS。
授時器的功能
1 時鐘裝置接收GPS 與北斗衛(wèi)星雙冗余時間源，為網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間；具有2個網(wǎng)絡(luò)物理上隔離的雙網(wǎng)口網(wǎng)絡(luò)授時功能。適用于多種操作系統(tǒng)（WINDOWS/路由器/Linux/Unix/工作站/服務(wù)器等）。“北斗”（BD）GPS時間源自動選擇，優(yōu)選GPS。即可以自動選擇接收北斗或是接收GPS來同步本地鐘。開機(jī)加電默認(rèn)為接收GPS 同步。
2 面板可以顯示：①時、分、秒、年、月、日北京時間。② GPS與狀態(tài)信息。③ “北斗”（BD）的狀態(tài)信息。
3 內(nèi)部配置10MHZ高穩(wěn)定恒溫晶體振蕩器作為頻率源，有守時保持功能。
4 有六個LED指示燈，分別表示：GPS燈—是否收到GPS衛(wèi)星的工作狀態(tài)；LINK燈—網(wǎng)絡(luò)鏈接狀態(tài)（未聯(lián)網(wǎng)時，熄滅；鏈接正常時，常亮；）；NTP燈—網(wǎng)絡(luò)模塊內(nèi)部工作狀態(tài)；CLK燈—內(nèi)部頻率源/本地鐘的工作狀態(tài)（正常時每秒閃爍一次）。
5 支持標(biāo)準(zhǔn)NTP/SNTP協(xié)議，10/100M以太網(wǎng)自適應(yīng)。
6 有多種輸出接口，既適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，又適用于其它外部設(shè)備（計算機(jī)、服務(wù)器、大型時鐘顯示屏等）的校時。輸出接口如下：RJ45網(wǎng)絡(luò)接口二路, RS232接口四路，1PPS秒脈沖（TTL電平）一路。
7 時間服務(wù)器端設(shè)置軟件：IP地址及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置軟件，確保網(wǎng)絡(luò)可靠安全。
8 支持網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議：NTP V3，SNTP V2，SNTP V3， SNTP V4，并兼容本服務(wù)器配置的客戶端校時軟件。
9 按鍵操作可查看內(nèi)部狀態(tài)信息和日期、位置等各種工作參數(shù)。
10全模塊化即插即用結(jié)構(gòu)設(shè)計，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護(hù)方便，同時為將來現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)改造擴(kuò)建時增加對時端口提供了方便。
GPS時鐘是一種利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）為基礎(chǔ)的高精度計時技術(shù)。GPS時鐘可以被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、網(wǎng)絡(luò)通信、電信、航空航天、測繪、軍事等領(lǐng)域。本文將對GPS時鐘技術(shù)進(jìn)行分析，包括GPS時鐘原理、分類、GPS時鐘應(yīng)用場景以及發(fā)展前景。
一、GPS時鐘原理
基本原理是，利用GPS衛(wèi)星廣播的時間信號，通過接收和處理這些信號，精確地計算出地球上的本地時間。GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號包括導(dǎo)航信號和時間信號，其中時間信號采用了歷元計時方式，每個歷元約為20納秒（ns）。GPS時鐘通過接收多個衛(wèi)星的時間信號，通過計算獲得原子鐘，以此來實現(xiàn)高精度的本地時間計算。
為了保證精度和穩(wěn)定性，GPS時鐘一般采用高精度晶體振蕩器（OCXO）或原子鐘等高精度時鐘源，以確保接收到的時間信號精度達(dá)到納秒級別。同時，由于GPS衛(wèi)星距離地面較遠(yuǎn)，信號傳輸存在大氣延遲等因素，GPS時鐘在處理時間信號時需要進(jìn)行校正，以消除這些誤差。
二、分類
根據(jù)使用場景、功能和要求的精度等因素，可以將其分為多種類型。其中，常見的GPS時鐘類型包括以下幾種：
1.基準(zhǔn)時鐘
基準(zhǔn)時鐘是指用于生成其他時鐘信號的參考時鐘，其精度和穩(wěn)定性是其他時鐘信號的關(guān)鍵指標(biāo)。基準(zhǔn)時鐘一般采用原子鐘等高精度時鐘源，以保證其時間誤差和漂移盡可能小。基準(zhǔn)時鐘被廣泛應(yīng)用于天文學(xué)、無線通信等領(lǐng)域。
2.同步時鐘
同步時鐘是指為了確保多個相關(guān)設(shè)備在時間上同步而使用的時鐘。同步時鐘需要具備高精度和高穩(wěn)定性，以避免設(shè)備之間的時間誤差影響系統(tǒng)運行。同步時鐘廣泛應(yīng)用于電信、工業(yè)自動化、軍事等領(lǐng)域。
3.頻標(biāo)時鐘
頻標(biāo)時鐘是指具有較高頻率穩(wěn)定性的時鐘，用于校準(zhǔn)其他普通時鐘的頻率。頻標(biāo)時鐘一般采用銫鐘、氫鐘等高精度時鐘源，以確保其頻率穩(wěn)定度盡可能高。頻標(biāo)時鐘被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信、時頻測量等領(lǐng)域。
4.普通時鐘
普通時鐘是指用于一般應(yīng)用的時鐘，其精度和穩(wěn)定性相對較低。普通時鐘一般采用晶體振蕩器等時鐘源，其精度約為毫秒或微秒級別。普通時鐘多用于智能手機(jī)、電腦等終端設(shè)備。
三、應(yīng)用場景
由于GPS時鐘具有高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性等特點，其在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。以下是GPS時鐘應(yīng)用的一些場景：
1.空間通信
在空間通信中，用于保證衛(wèi)星和地面設(shè)備的時間同步。由于空間環(huán)境的特殊性，要求GPS時鐘具有較高的抗輻射能力和強(qiáng)韌性。
2.無線通信
在無線通信中，網(wǎng)絡(luò)同步和定位功能。GPS時鐘能夠精確地計算出信號傳輸?shù)臅r間差，從而實現(xiàn)信號定位和數(shù)據(jù)同步。
3.軍事
在軍事領(lǐng)域中，用于精確定位和導(dǎo)航等方面。GPS時鐘能夠提供高精度的時間同步和位置信息，以支持各種戰(zhàn)術(shù)行動。
4.科學(xué)研究
在科學(xué)研究中，用于粒子物理學(xué)、宇宙學(xué)等領(lǐng)域的時間測量和事件觀測等方面。GPS時鐘能夠提供高精度的時間參考，以促進(jìn)科學(xué)研究的進(jìn)展。
四、發(fā)展前景
隨著網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)自動化、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，GPS時鐘將面臨更廣泛和更高要求的應(yīng)用場景。未來，GPS時鐘可能會具備以下特點：
1.更高的精度
未來GPS時鐘可能會采用更高精度的時鐘源，以獲得更高的時間精度和更低的時間漂移，以滿足越來越嚴(yán)格的應(yīng)用需求。
2.更高的可靠性
未來GPS時鐘可能會采用更可靠的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)處理方式，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性，以應(yīng)對各種現(xiàn)實環(huán)境的挑戰(zhàn)。
3.更廣泛的應(yīng)用場景
未來GPS時鐘將面臨更廣泛的應(yīng)用場景，包括工業(yè)自動化、物聯(lián)網(wǎng)、智能交通等領(lǐng)域。隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS時鐘可能在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
綜上所述，GPS時鐘是一種重要的高精度計時技術(shù)。隨著GPS技術(shù)和智能化技術(shù)的發(fā)展，GPS時鐘將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為各種應(yīng)用提供更高的精度、更高的可靠性和更廣泛的功能。
