浅谈GPS导航系统内部晶振的设计
来源：http://www.hneyq.com 作者：yijindz 2013年03月13
全球定位系统GPS时钟稳定性是靠晶振来校准英文名词Global PositioningSystem的缩写。简单的说是卫星无线电导航系统，很多产品利用它来做定位和导航信息，因为它具有精度高,速度快,全天侯,距离远的特点使得大地测量的作用大大向外扩展延伸.覆盖全球因此地市,矿山,海洋等各类都设有控制网,不需要人工造标观测.它的灵活性方便又廉价给整个经济建设和国防建设带来很大的帮助.
GPS的工作原理，简单地说来，是利用我们熟知的几何与物理上一些基本原理。首先我们假定卫星的位置为已知，而我们又能准确测定我们所在地点A至卫星之间的距离，那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。进一步，我们又测得点A至另一卫星的距离，则A点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。我们还可测得与第三个卫星的距离，就可以确定A点只能是在三个圆球相交的两个点上。根据一些地理知识，可以很容易排除其中一个不合理的位置。当然也可以再测量A点至另一个卫星的距离，也能精确进行定位。
GPS在设计中要求高稳定度恒温晶振提供工作时钟
由于恒温晶振精密控温，使晶体工作在零温度系数点的温度上，具有很高的频率精度和稳定度，是目前石英晶振器件中频率稳定度最高的一种。晶振的频率精度是指晶振的实际工作频率与标称频率间的偏差，精度引起的偏差会给测量系统引入累积误差。不管是贴片晶振还是插件晶振频率稳定度都是指秒级间隔内的瞬时稳定度，即由晶振“相位噪声”引起的频率随机变化，瞬时稳定度通常会给测量系统引入随机误差。本装置采用新型的高稳定度恒温晶振OD02 - 5T型晶振，它的频率精度达到10- 8量级，频率稳定度达到10- 11量级。频率调整范围是电压调整（0~5V）为- 9 ×10 - 7/8 ×10- 7 ,这种可调特性使得此恒温晶振通过GPS的校准输出频率精度可以达到10- 9.
在设计GPS标准时钟时还需注意几个方面:
1.消除GPS伪秒脉冲，由于GPS秒脉冲在传递过程中可能受外部电磁干扰而夹杂着伪脉冲，为避免处理器误判断，应予屏蔽。2.使用高稳定度晶振，以获取高精度的时钟。3.选用合理的算法，用GPS时钟的长期稳定性（即没有累计误差）来校准晶振时钟，并及时对晶振进行调整使时钟更准确.每颗卫星上装置有十分精密的原子钟，并由监测站经常进行校准。卫星发送导航信息，同时也发送精确时间信息。GPS接收机接收此信息与自身的时钟同步，就可获得准确的时间。因此GPS接收机除了能准确定位之外，还可产生精确的时间信息。
GPS的工作原理，简单地说来，是利用我们熟知的几何与物理上一些基本原理。首先我们假定卫星的位置为已知，而我们又能准确测定我们所在地点A至卫星之间的距离，那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。进一步，我们又测得点A至另一卫星的距离，则A点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。我们还可测得与第三个卫星的距离，就可以确定A点只能是在三个圆球相交的两个点上。根据一些地理知识，可以很容易排除其中一个不合理的位置。当然也可以再测量A点至另一个卫星的距离，也能精确进行定位。
GPS在设计中要求高稳定度恒温晶振提供工作时钟
由于恒温晶振精密控温，使晶体工作在零温度系数点的温度上，具有很高的频率精度和稳定度，是目前石英晶振器件中频率稳定度最高的一种。晶振的频率精度是指晶振的实际工作频率与标称频率间的偏差，精度引起的偏差会给测量系统引入累积误差。不管是贴片晶振还是插件晶振频率稳定度都是指秒级间隔内的瞬时稳定度，即由晶振“相位噪声”引起的频率随机变化，瞬时稳定度通常会给测量系统引入随机误差。本装置采用新型的高稳定度恒温晶振OD02 - 5T型晶振，它的频率精度达到10- 8量级，频率稳定度达到10- 11量级。频率调整范围是电压调整（0~5V）为- 9 ×10 - 7/8 ×10- 7 ,这种可调特性使得此恒温晶振通过GPS的校准输出频率精度可以达到10- 9.
在设计GPS标准时钟时还需注意几个方面:
1.消除GPS伪秒脉冲，由于GPS秒脉冲在传递过程中可能受外部电磁干扰而夹杂着伪脉冲，为避免处理器误判断，应予屏蔽。2.使用高稳定度晶振，以获取高精度的时钟。3.选用合理的算法，用GPS时钟的长期稳定性（即没有累计误差）来校准晶振时钟，并及时对晶振进行调整使时钟更准确.每颗卫星上装置有十分精密的原子钟，并由监测站经常进行校准。卫星发送导航信息，同时也发送精确时间信息。GPS接收机接收此信息与自身的时钟同步，就可获得准确的时间。因此GPS接收机除了能准确定位之外，还可产生精确的时间信息。
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