淺談GPS導航系統內部晶振的設計
來源：http://www.arucbtxo.cn 作者：yijindz 2013年03月13
全球定位系統GPS時鐘穩定性是靠晶振來校準英文名詞Global PositioningSystem的縮寫。簡單的說是衛星無線電導航系統，很多產品利用它來做定位和導航信息，因為它具有精度高,速度快,全天侯,距離遠的特點使得大地測量的作用大大向外擴展延伸.覆蓋全球因此地市,礦山,海洋等各類都設有控制網,不需要人工造標觀測.它的靈活性方便又廉價給整個經濟建設和國防建設帶來很大的幫助.
GPS的工作原理，簡單地說來，是利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛星的位置為已知，而我們又能準確測定我們所在地點A至衛星之間的距離，那么A點一定是位于以衛星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進一步，我們又測得點A至另一衛星的距離，則A點一定處在前后兩個圓球相交的圓環上。我們還可測得與第三個衛星的距離，就可以確定A點只能是在三個圓球相交的兩個點上。根據一些地理知識，可以很容易排除其中一個不合理的位置。當然也可以再測量A點至另一個衛星的距離，也能精確進行定位。
GPS在設計中要求高穩定度恒溫晶振提供工作時鐘
由于恒溫晶振精密控溫，使晶體工作在零溫度系數點的溫度上，具有很高的頻率精度和穩定度，是目前石英晶振器件中頻率穩定度最高的一種。晶振的頻率精度是指晶振的實際工作頻率與標稱頻率間的偏差，精度引起的偏差會給測量系統引入累積誤差。不管是貼片晶振還是插件晶振頻率穩定度都是指秒級間隔內的瞬時穩定度，即由晶振“相位噪聲”引起的頻率隨機變化，瞬時穩定度通常會給測量系統引入隨機誤差。本裝置采用新型的高穩定度恒溫晶振OD02 - 5T型晶振，它的頻率精度達到10- 8量級，頻率穩定度達到10- 11量級。頻率調整范圍是電壓調整（0~5V）為- 9 ×10 - 7/8 ×10- 7 ,這種可調特性使得此恒溫晶振通過GPS的校準輸出頻率精度可以達到10- 9.
在設計GPS標準時鐘時還需注意幾個方面:
1.消除GPS偽秒脈沖，由于GPS秒脈沖在傳遞過程中可能受外部電磁干擾而夾雜著偽脈沖，為避免處理器誤判斷，應予屏蔽。2.使用高穩定度晶振，以獲取高精度的時鐘。3.選用合理的算法，用GPS時鐘的長期穩定性（即沒有累計誤差）來校準晶振時鐘，并及時對晶振進行調整使時鐘更準確.每顆衛星上裝置有十分精密的原子鐘，并由監測站經常進行校準。衛星發送導航信息，同時也發送精確時間信息。GPS接收機接收此信息與自身的時鐘同步，就可獲得準確的時間。因此GPS接收機除了能準確定位之外，還可產生精確的時間信息。
GPS的工作原理，簡單地說來，是利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛星的位置為已知，而我們又能準確測定我們所在地點A至衛星之間的距離，那么A點一定是位于以衛星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進一步，我們又測得點A至另一衛星的距離，則A點一定處在前后兩個圓球相交的圓環上。我們還可測得與第三個衛星的距離，就可以確定A點只能是在三個圓球相交的兩個點上。根據一些地理知識，可以很容易排除其中一個不合理的位置。當然也可以再測量A點至另一個衛星的距離，也能精確進行定位。
GPS在設計中要求高穩定度恒溫晶振提供工作時鐘
由于恒溫晶振精密控溫，使晶體工作在零溫度系數點的溫度上，具有很高的頻率精度和穩定度，是目前石英晶振器件中頻率穩定度最高的一種。晶振的頻率精度是指晶振的實際工作頻率與標稱頻率間的偏差，精度引起的偏差會給測量系統引入累積誤差。不管是貼片晶振還是插件晶振頻率穩定度都是指秒級間隔內的瞬時穩定度，即由晶振“相位噪聲”引起的頻率隨機變化，瞬時穩定度通常會給測量系統引入隨機誤差。本裝置采用新型的高穩定度恒溫晶振OD02 - 5T型晶振，它的頻率精度達到10- 8量級，頻率穩定度達到10- 11量級。頻率調整范圍是電壓調整（0~5V）為- 9 ×10 - 7/8 ×10- 7 ,這種可調特性使得此恒溫晶振通過GPS的校準輸出頻率精度可以達到10- 9.
在設計GPS標準時鐘時還需注意幾個方面:
1.消除GPS偽秒脈沖，由于GPS秒脈沖在傳遞過程中可能受外部電磁干擾而夾雜著偽脈沖，為避免處理器誤判斷，應予屏蔽。2.使用高穩定度晶振，以獲取高精度的時鐘。3.選用合理的算法，用GPS時鐘的長期穩定性（即沒有累計誤差）來校準晶振時鐘，并及時對晶振進行調整使時鐘更準確.每顆衛星上裝置有十分精密的原子鐘，并由監測站經常進行校準。衛星發送導航信息，同時也發送精確時間信息。GPS接收機接收此信息與自身的時鐘同步，就可獲得準確的時間。因此GPS接收機除了能準確定位之外，還可產生精確的時間信息。
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