地鐵通信與信號(hào)時(shí)鐘系統(tǒng)共42張

1、項(xiàng)目十六 時(shí)鐘系統(tǒng) 知識(shí)要點(diǎn) 1掌握城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)備組成。 2掌握時(shí)鐘系統(tǒng)為城市軌道交通的哪些用戶服務(wù)。 3了解時(shí)鐘系統(tǒng)的組網(wǎng)模式及其特點(diǎn)。2022/8/51第1頁(yè)，共42頁(yè)。理論內(nèi)容 一、GPS時(shí)鐘簡(jiǎn)介 1關(guān)于時(shí)間的基本概念 (1)時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)源 時(shí)鐘頻率標(biāo)準(zhǔn)源一般有四種：晶體鐘、銣原子鐘、氫原子鐘、銫原子鐘。晶體鐘會(huì)老化，易受外界環(huán)境變化影響，對(duì)時(shí)鐘長(zhǎng)期精度產(chǎn)生漂移影響；原子鐘長(zhǎng)期使用后也會(huì)產(chǎn)生偏差，需要定時(shí)校準(zhǔn)。 (2)定時(shí)、授時(shí)、時(shí)間同步、守時(shí) 定時(shí)是指根據(jù)參考時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本地鐘進(jìn)行校準(zhǔn)的過(guò)程。 授時(shí)是指采用適當(dāng)?shù)氖侄伟l(fā)播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的過(guò)程。 時(shí)間同步是指在母鐘與子鐘之間時(shí)間一致的

2、過(guò)程，又稱(chēng)時(shí)間統(tǒng)一的過(guò)程。 守時(shí)是指將本地鐘與已校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間保持下去的過(guò)程。2022/8/52第2頁(yè)，共42頁(yè)。 2GPS時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn) 時(shí)鐘系統(tǒng)一般采用GPS(Globe Position System，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)GPS)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，GPS接收模塊示意圖如圖16-1所示。其工作基本流程是GPS接收模塊通過(guò)接收天線接收到GPS衛(wèi)星信號(hào)，然后將衛(wèi)星信號(hào)傳送給微處理器計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，并將此時(shí)鐘信息顯示在液晶顯示面板上；同時(shí)也可以通過(guò)外部接口如串口或以太網(wǎng)口傳送給外部設(shè)備，為外部設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信息。 圖16-1 GPS接收模塊的示意圖 2022/8/53第3頁(yè)，共42頁(yè)。GPS時(shí)鐘原理

3、圖 GPS同步時(shí)鐘主要由以下幾部分組成：GPS/GNSS接收機(jī)，其中可以為GPS/GLONASS/BD/GALILEO等，高精度OCXO或銣鐘，本地同步校準(zhǔn)單元，測(cè)差單元，誤差處理及控制結(jié)構(gòu)，輸入輸出等幾部分。 2022/8/54第4頁(yè)，共42頁(yè)。 3GPS時(shí)鐘的特點(diǎn) 傳統(tǒng)的時(shí)鐘在城市軌道交通企業(yè)中需要定期校時(shí)，這樣操作人員工作量大，容易出現(xiàn)差錯(cuò)，采用以GPS為母鐘的時(shí)鐘系統(tǒng)可以為城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)提供統(tǒng)一的時(shí)鐘系統(tǒng)，精確度高，系統(tǒng)可自動(dòng)校時(shí)，無(wú)需人工操作。2022/8/55第5頁(yè)，共42頁(yè)。二、城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)功能 為保證城市軌道交通列車(chē)安全、準(zhǔn)時(shí)、可靠運(yùn)行，需要各部門(mén)、各專(zhuān)業(yè)之間密切

4、配合，因此城市軌道交通設(shè)置時(shí)鐘系統(tǒng)以保證準(zhǔn)時(shí)服務(wù)乘客、統(tǒng)一全線設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。時(shí)鐘系統(tǒng)具有以下功能。 1顯示統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息 時(shí)鐘系統(tǒng)提供全線統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，由設(shè)置在全線各站、車(chē)廠的指針式和數(shù)字式子鐘顯示，為乘客和工作人員提供包括年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等的準(zhǔn)確時(shí)間信息。2022/8/56第6頁(yè)，共42頁(yè)。 2向其他系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào) 時(shí)鐘子系統(tǒng)在控制中心可向其他通信子系統(tǒng)、ATS自動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)、SCADA電力監(jiān)控系統(tǒng)、FAS防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、AFC自動(dòng)售檢票系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備提供準(zhǔn)確、統(tǒng)一的時(shí)間信息，在全線執(zhí)行統(tǒng)一的定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，為軌道交通行車(chē)指揮、列車(chē)運(yùn)行、設(shè)備管理提供時(shí)間基準(zhǔn)，確保通信系統(tǒng)以

5、及其他重要控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)同步。2022/8/57第7頁(yè)，共42頁(yè)。三、城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)組成 時(shí)鐘系統(tǒng)由中心母鐘、監(jiān)控終端、二級(jí)母鐘、子鐘及傳輸通道構(gòu)成，如圖16-2所示。 圖16-2時(shí)鐘系統(tǒng)2022/8/58第8頁(yè)，共42頁(yè)。 1中心母鐘 中心母鐘也稱(chēng)為一級(jí)母鐘，主要功能是作為基礎(chǔ)主時(shí)鐘系統(tǒng)。一般中心母鐘接收兩種標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)：一種是GPS時(shí)鐘作為主用時(shí)鐘；另一種是接收CCTV時(shí)間信號(hào)，作為備用時(shí)鐘。中心母鐘可將校準(zhǔn)后的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息通過(guò)串口或以太網(wǎng)口分配給控制中心及各場(chǎng)所的二級(jí)母鐘和其他需要提取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的系統(tǒng)。 中心母鐘具有故障告警功能，并可將故障信息發(fā)送給監(jiān)控網(wǎng)管計(jì)算機(jī)。中心母鐘主要由以下

6、幾部分組成：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元、主備母鐘、自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元、輸出接口單元等。 2022/8/59第9頁(yè)，共42頁(yè)。 (1)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元 為時(shí)鐘系統(tǒng)提供高精度的時(shí)間基準(zhǔn)而設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘系統(tǒng)的無(wú)累積誤差運(yùn)行。在正常情況下，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收來(lái)自GPS的衛(wèi)星時(shí)鐘信號(hào)，經(jīng)解碼、比對(duì)后，經(jīng)由輸出接口向母鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間代碼，以實(shí)現(xiàn)對(duì)母鐘精度的校準(zhǔn)。當(dāng)GPS發(fā)生故障時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為接收CCTV標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。2022/8/510第10頁(yè)，共42頁(yè)。 (2)主備母鐘 母鐘通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口接收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，用以校準(zhǔn)自身的精度。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元出現(xiàn)故障時(shí)，母鐘將采用自身的高穩(wěn)晶振作為時(shí)

7、間基準(zhǔn)。由于母鐘是整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的中樞部分，其可靠性要求較高，一般采用雙機(jī)熱備容錯(cuò)配置。當(dāng)主母鐘故障時(shí)，可通過(guò)自動(dòng)或人工手動(dòng)切換到備用母鐘。母鐘能夠顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，并具備1224小時(shí)兩種顯示方式的轉(zhuǎn)換功能。母鐘通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與控制中心及各站點(diǎn)的二級(jí)母鐘連接，將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)發(fā)送給該二級(jí)母鐘并將其校準(zhǔn)。同時(shí)母鐘可接收回送的該二級(jí)母鐘及控制中心子鐘的運(yùn)行狀態(tài)信息，再將這些信息送到監(jiān)控網(wǎng)管系統(tǒng)。2022/8/511第11頁(yè)，共42頁(yè)。2022/8/512第12頁(yè)，共42頁(yè)。 (3)自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元 檢測(cè)主母鐘的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)母鐘主、備機(jī)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 (4)輸出接口單元 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口

8、，將時(shí)鐘信息送給二級(jí)母鐘或其他需要提取時(shí)鐘信息的系統(tǒng)。2022/8/513第13頁(yè)，共42頁(yè)。 2監(jiān)控終端 監(jiān)控終端能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可進(jìn)行故障管理、性能管理、配置管理及安全管理、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等集中維護(hù)功能，并可向網(wǎng)管系統(tǒng)提供故障信息，實(shí)現(xiàn)集中告警功能。2022/8/514第14頁(yè)，共42頁(yè)。 3二級(jí)母鐘 二級(jí)母鐘設(shè)置在各車(chē)站及車(chē)輛段、停車(chē)廠等需要提取時(shí)鐘的場(chǎng)所，用于控制所屬子鐘運(yùn)行，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖16-3所示。圖16-3車(chē)站二級(jí)母鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2022/8/515第15頁(yè)，共42頁(yè)。2022/8/516第16頁(yè)，共42頁(yè)。 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口，二級(jí)母鐘一方面可以接收中心母鐘經(jīng)由傳輸系統(tǒng)

9、發(fā)送過(guò)來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，并校準(zhǔn)自身精度；另一方面可將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)發(fā)送至所屬子鐘，使子鐘顯示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間僧從而達(dá)到全線時(shí)間的統(tǒng)一。除此之外，二級(jí)母鐘還具有監(jiān)控和故障告警功能，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸接口接入便攜機(jī)在各個(gè)車(chē)站實(shí)現(xiàn)對(duì)全線設(shè)備的監(jiān)控，并可向中心母鐘回送自身及所屬子鐘的運(yùn)行狀態(tài)信息及故障信息。2022/8/517第17頁(yè)，共42頁(yè)。2022/8/518第18頁(yè)，共42頁(yè)。 二級(jí)母鐘具有獨(dú)立的晶振，中心母鐘發(fā)送來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)對(duì)二級(jí)母鐘是校對(duì)的關(guān)系，而不是絕對(duì)指揮關(guān)系，當(dāng)中心母鐘或傳輸通道發(fā)生故障時(shí)，二級(jí)母鐘仍可依靠自身的晶振指揮子鐘運(yùn)行。 4子鐘 子鐘一般

10、設(shè)置在車(chē)站的站臺(tái)、站廳及辦公場(chǎng)所等，分為數(shù)字子鐘和指針子鐘，如圖164所示。圖16-4子鐘示意圖2022/8/519第19頁(yè)，共42頁(yè)。 數(shù)字式子鐘一般為數(shù)碼管形式，安裝在各車(chē)站的站臺(tái)或站廳內(nèi)，向乘客顯示日期及時(shí)問(wèn)信息，還可顯示站內(nèi)外溫度等信息。指針式子鐘一般為機(jī)械式機(jī)芯，安裝在各車(chē)站、車(chē)廠及控制中心的辦公室內(nèi)，為軌道交通系統(tǒng)工作人員提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息，是軌道交通系統(tǒng)可以準(zhǔn)時(shí)、可靠運(yùn)行的重要保障。 子鐘通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口接收二級(jí)母鐘發(fā)送的時(shí)間信號(hào)，將自身的精度校準(zhǔn)后，顯示統(tǒng)一的時(shí)間信息。2022/8/520第20頁(yè)，共42頁(yè)。 當(dāng)子鐘接收不到來(lái)自二級(jí)母鐘發(fā)送的時(shí)間信號(hào)時(shí)，仍能依靠自身的晶振獨(dú)立運(yùn)行。

11、此時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的校準(zhǔn)可通過(guò)子鐘上的按鍵，人工手動(dòng)進(jìn)行校時(shí)。當(dāng)重新接收到二級(jí)母鐘發(fā)送來(lái)的時(shí)間信號(hào)后，回送自身的工作狀態(tài)。 新安裝上的指針式子鐘具有自動(dòng)校時(shí)功能，當(dāng)接收到二級(jí)母鐘發(fā)送來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)時(shí)，能夠以最短距離方式快速調(diào)整指針的位置到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。 由于子鐘的工作場(chǎng)所較復(fù)雜，有的場(chǎng)所需要提供照明，所以指針式子鐘一般采用內(nèi)置式照明設(shè)備。2022/8/521第21頁(yè)，共42頁(yè)。 5傳輸接口 常用的串行通信接口包括RS-232串行接口、Rs-422串行接口、RS-485串行接口三種。 RS-422串行接口傳輸距離在1km左右，基本能夠覆蓋一個(gè)車(chē)站的范圍，同時(shí)RS一422接口具有單點(diǎn)到多點(diǎn)的傳輸特性，所

12、以在城市軌道交通中應(yīng)用較多。時(shí)鐘系統(tǒng)二級(jí)母鐘與子鐘之間的連線，二級(jí)母鐘與其他系統(tǒng)接口之間的連線一般都采用此接口。RS-422串行通訊接口電路 2022/8/522第22頁(yè)，共42頁(yè)。四、城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)組網(wǎng)模式 為保證城市軌道交通列車(chē)安全、準(zhǔn)時(shí)、可靠運(yùn)行，需要各部門(mén)、各專(zhuān)業(yè)之間密切配合，因此城市軌道交通必須設(shè)置時(shí)鐘系統(tǒng)以保證準(zhǔn)時(shí)服務(wù)乘客、統(tǒng)一全線設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。其有兩種組網(wǎng)模式。2022/8/523第23頁(yè)，共42頁(yè)。 1.時(shí)鐘系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)模式 城市軌道交通中的時(shí)鐘系統(tǒng)一般采用控制中心車(chē)站兩級(jí)組網(wǎng)方式，如上面所介紹：一級(jí)母鐘接收來(lái)自GPS的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)校正本身晶振，產(chǎn)生穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，通

13、過(guò)傳輸系統(tǒng)傳給車(chē)站、車(chē)輛段、停車(chē)廠等的二級(jí)母鐘。二級(jí)母鐘接收一級(jí)母鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，校正本身晶振，產(chǎn)生穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，驅(qū)動(dòng)所帶全部子鐘顯示統(tǒng)一時(shí)間，為乘客和工作人員提供統(tǒng)一時(shí)間。 一級(jí)母鐘在控制中心還為其他系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間信號(hào)，使各系統(tǒng)的定時(shí)設(shè)備與時(shí)鐘系統(tǒng)同步。2022/8/524第24頁(yè)，共42頁(yè)。 2與旅客引導(dǎo)系統(tǒng)混合組網(wǎng)模式 旅客引導(dǎo)信息系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)文字、圖像、聲音等形式為進(jìn)出車(chē)站的旅客提供列車(chē)到發(fā)的有關(guān)信息，引導(dǎo)旅客快捷方便的乘車(chē)，并可為候車(chē)旅客提供新聞、廣告、娛樂(lè)等信息服務(wù)。顯示終端包括PDP等離子屏幕、液晶顯示屏、LED顯示屏等形式，一般設(shè)在各車(chē)站站廳、站臺(tái)。2022/8

14、/525第25頁(yè)，共42頁(yè)。 綜合考慮兩個(gè)系統(tǒng)的顯示內(nèi)容信息、顯示界面形式，可以將時(shí)鐘系統(tǒng)與引導(dǎo)顯示系統(tǒng)融合，具體網(wǎng)絡(luò)模式為：保留各車(chē)站的二級(jí)母鐘，取消站廳、站臺(tái)內(nèi)的子鐘。一級(jí)母鐘在控制中心為旅客信息系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)或由車(chē)站二級(jí)母鐘給車(chē)站旅客引導(dǎo)設(shè)備直接提供時(shí)間信號(hào)，由旅客信息系統(tǒng)在各車(chē)站站廳、站臺(tái)的顯示終端上以固定窗口的形式顯示時(shí)鐘信息，如圖16-5所示。圖16-5 時(shí)鐘與引導(dǎo)系統(tǒng)整合方案示意圖2022/8/526第26頁(yè)，共42頁(yè)。 兩種時(shí)鐘系統(tǒng)組網(wǎng)模式均能滿足城市軌道交通運(yùn)用的需求，第一種方案中各系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行互不影響，第二種方案利用旅客引導(dǎo)系統(tǒng)顯示時(shí)間信息完成子鐘顯示，顯示屏幕不具備自身

15、校時(shí)的功能，當(dāng)時(shí)鐘系統(tǒng)故障或線路故障時(shí)，屏幕上顯示不了時(shí)鐘信息，但具有經(jīng)濟(jì)、合理，集成化程度高的特點(diǎn)。2022/8/527第27頁(yè)，共42頁(yè)。五、城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)運(yùn)作模式 1中央控制運(yùn)作模式 系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下，只用中央控制運(yùn)作模式，中心母鐘可正常接收GPS信號(hào)，并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)傳送給二級(jí)母鐘及其他需要接收時(shí)間信號(hào)的系統(tǒng)，從而使各終端用戶的時(shí)間與GPS的時(shí)間保持同步。 當(dāng)一級(jí)母鐘不能接收GPS信號(hào)時(shí)，一級(jí)母鐘將會(huì)通過(guò)自身的高穩(wěn)晶振提供時(shí)間信號(hào)，此時(shí)各終端用戶仍然接收來(lái)自一級(jí)母鐘的時(shí)間信號(hào)，一般一級(jí)母鐘自身晶振的精度可達(dá)到10-6，所提供的時(shí)間仍能滿足運(yùn)營(yíng)要求。2022/8/52

16、8第28頁(yè)，共42頁(yè)。 2車(chē)站降級(jí)控制運(yùn)作模式 當(dāng)一級(jí)母鐘因故不能向二級(jí)母鐘傳送時(shí)間信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入車(chē)站降級(jí)控制運(yùn)作模式，二級(jí)母鐘通過(guò)自身的高穩(wěn)晶振為分布于各站點(diǎn)的子鐘提供時(shí)間信號(hào)，但不向其他系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)。 當(dāng)二級(jí)母鐘因故無(wú)法向子鐘提供時(shí)間信號(hào)時(shí)，子鐘自行運(yùn)作繼續(xù)向乘客提供時(shí)間信息。2022/8/529第29頁(yè)，共42頁(yè)。休息、休息2022/8/530第30頁(yè)，共42頁(yè)。 項(xiàng)目實(shí)施 任務(wù)一 現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)認(rèn)識(shí)設(shè)備 1目標(biāo) 1)掌握城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 2)了解時(shí)鐘系統(tǒng)組網(wǎng)模式及相關(guān)設(shè)備。 2設(shè)備 一級(jí)母鐘、二級(jí)母鐘、數(shù)字子鐘、指針子鐘及連接線纜電源等。 3實(shí)施步驟 1)認(rèn)識(shí)設(shè)備：認(rèn)識(shí)GPS

17、接收裝置、中心母鐘、二級(jí)母鐘、子鐘等設(shè)備外觀及設(shè)置位置。 2)學(xué)習(xí)城市軌道交通時(shí)鐘系統(tǒng)組網(wǎng)模式，及各設(shè)備、接口的應(yīng)用。 3)連接一級(jí)母鐘、二級(jí)母鐘、子鐘及電源，使系統(tǒng)能正常運(yùn)行。2022/8/531第31頁(yè)，共42頁(yè)。任務(wù)二 時(shí)鐘調(diào)整 1目標(biāo) 1)熟練掌握時(shí)鐘系統(tǒng)故障時(shí)的有關(guān)作業(yè)規(guī)定。 2)掌握二級(jí)母鐘指示燈各種告警的含義。 3)根據(jù)要求設(shè)置二級(jí)母鐘及子鐘。 2設(shè)備 數(shù)字式子鐘、指針式子鐘、城市軌道交通關(guān)于時(shí)鐘系統(tǒng)故障處理程序。 3實(shí)施步驟 1)通過(guò)學(xué)習(xí)，熟練掌握城市軌道交通關(guān)于時(shí)鐘系統(tǒng)故障處理程序。 2)操作：掌握數(shù)字式和指針式子鐘的調(diào)整方法。2022/8/532第32頁(yè)，共42頁(yè)。拓展與提

18、高 一、GPS時(shí)鐘原理 l.GPS系統(tǒng)的基本組成 GPS是由美國(guó)國(guó)防部研制的導(dǎo)航衛(wèi)星測(cè)距與授時(shí)、定位和導(dǎo)航系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)全球定位系統(tǒng)。GPS由三部分構(gòu)成：GPS衛(wèi)星(空間部分)、地面支撐系統(tǒng)(地面監(jiān)控部分)、GPS接收機(jī)(用戶部分)。 2GPS系統(tǒng)的定時(shí)原理 GPS向全球范圍內(nèi)提供定時(shí)和定位的功能，全球任何地點(diǎn)的GPS用戶通過(guò)GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，即可獲取準(zhǔn)確的空間位置信息、同步時(shí)鐘及標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。GPS要實(shí)時(shí)完成定位和授時(shí)功能，需要4個(gè)參數(shù)：經(jīng)度、緯度、高度和用戶時(shí)鐘與GPS主鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)刻偏差，所以需要接收4顆衛(wèi)星的位置。若用戶已知自己的確切位置，那么接收1顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)也可以完成定時(shí)。

19、2022/8/533第33頁(yè)，共42頁(yè)。 若設(shè)(x，y，z)為接收機(jī)的位置，(xn，yn，zn)為已知衛(wèi)星的位置，則列解下列方程就可以得到x，y，z和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間T：式中T為用戶時(shí)鐘與GPS主鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)差； Tn為衛(wèi)星n所發(fā)射信號(hào)的發(fā)射時(shí)間； tn為衛(wèi)星n上的原子鐘與GPS主鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的時(shí)差； c為光速。2022/8/534第34頁(yè)，共42頁(yè)。 由于GPS采用被動(dòng)定位原理，所以星載高穩(wěn)定度的頻率標(biāo)準(zhǔn)是精密定位和授時(shí)的關(guān)鍵。工作衛(wèi)星上一般采用的是銫原子鐘作為頻標(biāo)。GPS衛(wèi)星上的衛(wèi)星鐘通過(guò)和地面的GPS主鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，這樣就可以使衛(wèi)星鐘與GPS主鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間之間保持精確同步。GPS衛(wèi)星發(fā)射的幾

20、種不同頻率的信號(hào)，都是來(lái)自衛(wèi)星上同一個(gè)基準(zhǔn)頻率。GPS接收機(jī)對(duì)GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)一套嚴(yán)密的誤差校正系統(tǒng)處理，使輸出的信號(hào)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于高穩(wěn)定性。2022/8/535第35頁(yè)，共42頁(yè)。 二、二級(jí)母鐘操作說(shuō)明 二級(jí)母鐘主要包括主母鐘、備母鐘、電源模塊及通信模塊等，如圖16-6及16-7所示。圖166二級(jí)母鐘外觀示意圖2022/8/536第36頁(yè)，共42頁(yè)。 圖16-7二級(jí)母鐘后面板接口示意圖 1指示燈顯示 接通二級(jí)母鐘電源，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮，主母鐘開(kāi)始工作，備母鐘工作指示燈閃爍。 1)主備母鐘的信號(hào)板前面均有5個(gè)指示燈，其從上到下依次所表示的意思為： 工作指示，紅色閃爍為正常； 與中心母鐘通信狀態(tài)指示，綠色閃爍為接收數(shù)據(jù)，紅色閃爍為發(fā)送數(shù)據(jù)； 2022/8/537第37頁(yè)，共42頁(yè)。 主備之間通信狀態(tài)指示，閃爍為正常； 預(yù)留； 預(yù)留。 2)電源板的前面有3個(gè)指示燈，其從上到下依次所表示的意思為： 主母鐘電源指示，常亮黃色為正常； 備母鐘電源指示，常亮黃色為正常； 通信板電源指示，常亮黃色為正常。 3)通信板的前面有8個(gè)指示燈，其從上到下依次所表示的意思為：第幾個(gè)燈閃爍表示與第幾路子鐘通信狀態(tài)指示。綠