引言

時間，在我們的生活之中，無時無刻不顯示出它的作用。時間的準確性則是一個關乎國計民生的重大問題，而中波轉播臺則對時間的準確性有著特殊的要求。隨著中波轉播臺走向數字化、自動化，時間的準確性對中波轉播臺自動控制系統的影響也越來越大。隨著科技的進步，越來越多的新技術應用于中波轉播臺。而采用GPS技術的高精度自動校時鐘則通過接收并解調出全球定位系統(GPS)的基準時間信號，校準并使中波轉播臺的時間同步，應用于自動控制系統之中。

高精度自動校時鐘GPS系統

高精度自動校時鐘主要由GPS系統和衛星時鐘系統這兩部分構成，而在高精度自動校時鐘中，起主導作用的就是GPS系統，它是同步校準的關鍵。導航全球定位系統，全稱為“授時與測距導航全球定位系統”，簡稱為“全球定位系統(GPS)”。

GPS系統由空間部分、地面監控部分和用戶部分三個部分組成。GPS空間部分主要由二十四顆衛星組成的星座，衛星分布在六條升交點相隔60°的軌道面上，軌道傾角為55°。每條軌道上分布著四顆衛星，相鄰兩個軌道上的衛星相隔40°，在地球上任何地方至少同時可以看到四顆衛星。衛星的發射信號能覆蓋地面面積的38%，在軌道的任何位置，它對地面的距離和波束覆蓋面積基本不變。同時在波束覆蓋區域內，用戶接收到的衛星信號強度近似相等，這對提高同步校準精度十分有利。

地面監控部分包括1個主控站、3個注入站和5個監測站。監測站的主要任務是對每顆衛星進行觀測，精確測定衛星在空間的位置，向主控站提供觀測數據。每個監測站還配有GPS接收機，對每顆衛星連續不斷地進行觀測，每6秒進行一次偽距測量和積分多普勒觀測，并采集相關數據。監測站受主控站的控制，定時將觀測數據送往主控站。主控站擁有大型計算機，是數據采集、計算、傳輸、診斷、編輯等功能的主體設備。主控站將編輯的衛星信號傳送到位于三大洋的三個注入站，而注入站通過S波段微波鏈路定時地將信號注入各個衛星，然后將GPS衛星信號發送給用戶。

用戶部分主要包括GPS接收機，它是一種衛星信號接收機，用來接收GPS衛星發送的信號，并由此得到基準時間信號。

GPS系統作為關鍵部分，能連續地為用戶提供精確的基準時間信號，而且所提供數據的信息量大，同時可以通過偽距測量和積分多普勒觀測，采集相關數據。GPS系統的衛星鐘通過和地面的主鐘進行比對，使衛星鐘與主鐘之間保持精確同步。GPS接收機對GPS衛星所發射的信號進行處理，經過一套嚴密的誤差校正，使輸出的基準時間信號達到很高的準確性，而GPS接收機則是衛星時鐘系統的重要組成部分。



高精度自動校時鐘衛星時鐘系統

高精度自動校時鐘衛星時鐘系統是自動校時鐘的重要組成部分，自動校時鐘的校時功能主要由它完成。衛星時鐘系統主要由GPS接收機，穩態時鐘，編碼驅動器，同步校時電路，軟件程序這五部分構成。衛星時鐘系統采用專門的GPS接收機接收衛星信號，并解調出AC碼，得到高精度的時間碼和秒脈沖，作為高精度自動校時鐘的基準時間信號。衛星時鐘系統功能框圖如圖1所示。

穩態時鐘內部使用高穩晶振，即使校準源基準時間信號中斷，仍可以較穩定的維護運行，輸出校準時間信號。高穩晶振輸出 正弦信號，經整形、放大，送分頻網絡，產生標準 秒脈沖信號。單片機對秒脈沖進行轉換之后，時間碼緊隨秒脈沖串行輸出，形成完整的串行壓縮BCD碼。外部輸入的基準時間碼被單片機讀入，經判斷認為正確之后，讀入基準時間碼校準穩態時鐘。由單片機控制選通電子開關，隨后將輸出的時間碼輸入編碼驅動器，使本地時鐘的相位同步于校準源。

編碼驅動器主要用于：將一路時間碼輸入，轉為多路時間碼輸出，用于高精度自動校時鐘時間碼的多路時間碼分配。它的特點是：如果輸入的是高阻，波形經整形后輸出;如果輸入的是低阻，則各路隔離。

同步校時電路的核心是高性能計算機，它與高性能可編程門陣列邏輯IC等配合，可進行復雜的信號處理，數據計算。同步校時電路分為校時接口，信號處理，單片機控制電路，信號轉換，譯碼顯示等主要的模塊。校時模塊輸出統一的串行基準時間碼，整形處理后，送給譯碼顯示單元，經RS-232和RS-422輸出端口送入計算機對時間進行校準。

對計算機時間的校準可以通過計算機軟件程序來實現，而軟件程序主要由Clock.exe和NetTime.exe軟件組成。其中Clock.exe主要用于從RS-232輸出端口取得GPS基準時間對主機進行校準(本地校時)，NetTime.exe主要用于從RS-422輸出端口取得的GPS基準時間對局域網內的其余計算機進行校準(網絡校時)。

應用Clock.exe軟件進行時間的校準時，需要將其文件夾Clock1.3內的LocalParam.ini文件的屬性中的“只讀”去除。并通過“系統設置”對“校時串口”進行設置，以實現GPS基準時間、軟件時間、計算機時間的校準同步。在對局域網內的其余計算機進行校準時，需要選擇NetTime.exe軟件的Properties屬性項進行界面的設置。在選擇其中的Settings選項之后，進入Net Time Options(網絡校時)界面，并在其中的Time Server(IP or Host name)選項中輸入由Clock.exe軟件校時的主機IP，以實現對局域網內的計算機進行時間的校準。網絡校時界面如圖2所示。



結語

本文主要對高精度自動校時鐘及其主要系統做了一些研究，就其整體結構而言比較簡單，在運行過程中也比較穩定、可靠、準確。尤其是在中波轉播臺自動控制系統中，高精度自動校時鐘可以使基準時間信號更加精確、穩定，真正使自動控制系統得到校準，這在中波轉播臺的日常維護工作中具有重要作用。