一、概述

GPS授时导航接收机（以SYN2302C型为例）主要以接收GPS授时卫星信号，使用GPS定时信号对本机进行时间同步，产生串口时间信息信号和1PPS（秒信号）同步脉冲信号，是建立时间尺度、实现时间统一同步的实用授时板卡。

如图所示为，SYN2302C型GPS授时导航接收机实物图：

http://s1/mw690/0064hfl8zy7iXtYnFiE50&690

 

GPS接收机是接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置的仪器。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、 海洋和空间的广大用户，只要拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备。

二、设计原理

1、如下图所示为SYN2302C型 GPS授时导航接收机设计原理图：

Ø指示灯说明：为1PPS指示

 

Ø “DB9-2”：

“1”：1PPS输出，TTL3.3V输出；

“2”：1PPS的RS422/485输出正端，与管脚7匹配；

“3”：串口时间信息RS232C发送TXD管脚；

“4”：串口时间信息RS422/485输出正端，与管脚9匹配；

“5”：GND接地；

“6”：GND接地；

“7”：1PPS的RS422/485输出负端，与管脚2匹配；

“8”：串口时间信息TTL3.3V发送TXD管脚；

“9”：串口时间信息RS422/485输出负端，与管脚4匹配；

Ø“DB9-1”/“DB9-3”：（预留）

Ø“BNC”：GPS天线端口,物理接口为BNC座子；

Ø“电源”：直流5V供电；

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2、GPS以及“北斗”卫星导航系统实现授时功能的原理：

北斗和GPS的原理基本一致，GPS的星座由24颗卫星组成，不同的卫星分配不同的伪随机码进行区别，卫星上一般都配有3-4台的原子钟以进行时间保持，同时地面上的主控站还会将修正数据（包括卫星轨道，时间修正等）不定期发给卫星，以使24颗卫星之间保持时间同步。

由于GPS的星座经过精心设计，所以地球上绝大多数地方都可以同时看到最少4颗卫星。

同时用户接收机有4个未知数（经度，纬度，高度，本地时间），通过解一个四元二次方程组即可求出接收机的坐标和时间，这样就完成了一次定位和授时。

采用中国的北斗导航系统进行高精度授时，包括两种方式，有源和无源。无源方式其原理类似于GPS授时，是一种双向时差传递；而有源方式类似广播授时。

三、产品配置

1、输入信号

GPS接收机

频点              L1

       定时精度          ≤30ns

       跟踪灵敏度        -160dBm

GPS接收机

形状              蘑菇头

       数量              1套

       线长              30米

       物理接口          SMA

       支架              蘑菇头安装支架

     2、输出信号

1PPS脉冲信号 

路数               1路

       电平              TTL

       同步误差          ≤30ns

       物理接口          凤凰端子

RS232C串口   

路数              1路

       电平              RS232C

       串口内容          年月日时分秒

       物理接口          DB9

四、使用说明

 1、操作说明

将电源线紧密连在电源插座，连接好天线，接通电源，观察板卡的秒脉冲指示灯是否正常。

接通电源后，电源指示灯常亮，如果机器工作正常，1PPS秒脉冲指示灯一秒闪烁一次。

本机在开机收到卫星后，时间有效则输出时间信息，当第一次接收到有效的卫星信号后，卫星锁定指示灯亮，否则为灭；如果中间没有接收到卫星，板卡依然输出有效的时间信息。

 2、安装天线

将天线蘑菇头安装在天线支架上并装固于房屋顶端或平台上，要保证天线蘑菇头有尽可能大的视场（360度天空），不得有障碍物遮挡。

本机天线为“蘑菇”型天线，为保证天线安装牢固和可靠，在天线安装时，可选择一根铸铁水管（长度可考虑1～1.5米），将天线置于铸铁管的一端，铸铁管的另一端电焊在加重的金属底座上，然后安置于房顶即可。

当天线馈线垂直向下而具有一定重力时，请注意避免天线顶部直接受力过大而损坏天线。

注：连接GPS天线：将天线架设于楼顶等开阔地带。

3、关机

需要本设备停止运行时，关断电源即可。

注：本板卡所有接口均为带电工作状态，因此建议在关机的状态下，连接好所有的端口。

五、应用

海洋渔业、气象探测、单兵手持终端。

车辆、轮船和飞机等移动设备的定位和导航。

国家电力、通信、广播电视、宽域或局域网络等的时间同步应用场合。

六、选择导航接收机的注意事项

在购买GPS导航接收机的时候，首先是看外观，外观主要包括GPS导航接收机的电源，天线，DBP处是否松动或者裂缝之类的，通常我们选择104x94x28mm的就可以了。GPS的工作原理大家都知道，是靠卫星精准定位的，所以信号接收一定要好。

对于GPS天线的选择，我们以SYN107型GPS授时天线为首选，具体指标详情，可以洽谈说明。