[发明专利]用于雷电时差探测站中的高精度GPS时钟及其同步方法

说明书

技术领域

本发明属于异地时间同步和授时领域，具体地说涉及用于雷电时差探测站中的高精度GPS时钟及其同步方法。GPS的中文意思为全球定位系统。

背景技术

雷电时差定位系统是一整套全自动、大面积、高精度、实时雷电监测系统，它主要由四部分组成：即1.雷电探测站；2.中心站；3.用户终端；4.雷电信息网络系统。探测站是雷电时差定位系统的核心部分，它的数量和运行质量决定了一个系统的规模、效率和精度。其主要功能是探测云对地雷电的电磁辐射信号，测定雷电波到达的时间、方位、强度、极性等参数，并将这些数据实时地传送到中心站。雷电探测站分布在各个地区，用以接收空中传播的电磁波信号。当雷电发生时，雷电波以光速向外传播，由于各探测站点与雷击发生点的距离不同，雷电波到达各探测站点的时刻就会有差别。当两个探测站将收到雷电波的时刻送到位置分析仪，我们就可以知道雷电波到达这两站的时间差，这个时间差，乘以光速，即可得出雷击点到此两站的距离差。从几何来讲，雷击点到两探测站点的距离差已知，可以得到一条双曲线，雷击点的位置在该双曲线之上。如果有第三个探测站也收到该雷电波信号，再可以得到一条双曲线。两条双曲线的交点，即可得出雷击点的具体位置。雷电时差定位系统是建立在精密时间同步基础上的，其探测站接收雷电流所产生的辐射电磁波，记录电磁波到达时间等参数，利用分布在不同地点的多个探测站的数据，用时差法计算雷电产生地点。由于电磁波传播速度极快，就要求雷电时差探测站具有高精度的同步时间。

据申请人所知，目前雷电时差探测站均采用GPS时钟。所谓GPS时钟，就是利用GPS接收机所输出的秒脉冲信号来校对本地时钟，本地时钟一般是一个石英晶体振荡器的电子钟。其校对方法是：以秒脉冲上升沿作为每秒零点，以两个上升沿之间的间隔校正(用作)本地时钟的石英晶体振荡器频率。由于每秒校对，其间隔时间短，石英晶体振荡器在这么短的时间里所产生的误差很小，其同步精度完全由GPS接收机的输出秒脉冲决定。GPS接收机输出的秒脉冲有很高的时间精度，其上升沿误差一般在20-1000ns(纳秒)内，影响误差的因素有很多，主要是受气候条件影响。但是，GPS接收机输出的秒脉冲误差成正态分布，且具有随机性。在一般应用场合，这个误差已经很小，但在测量电磁波到达时间的场合，还须将误差控制在更小范围，以提高测量精度。

发明内容

本发明的目的是，考虑上述现有技术中存在的不足而设计的，提出用于雷电时差探测站中的高精度GPS时钟及其同步方法。具体讲：提供用于雷电时差探测站中的高精度GPS时钟，在雷电时差探测站中使用。同时，提供用于雷电时差探测站中的高精度GPS时钟同步方法，该方法采用GPS接收机秒脉冲校对本地时间的同时，利用本地频率源的高稳定性，校对GPS接收机的秒脉冲，提供一种同步精度更高的时间。GPS时钟是雷电时差探测站的一个重要部分。

本发明的技术解决方案是：

用于雷电时差探测站中的高精度GPS时钟同步方法，采用GPS时间同步方法，其特征在于，采用了本地频率源作为本地时钟，运用GPS接收机对本地时钟进行校正，使用GPS接收机所输出的秒脉冲信号来校对本地时钟，另一方面用作为本地时钟的本地频率源校正GPS接收机的秒脉冲，校对中，采用GPS接收机与本地频率源相互校正，并采用计算GPS秒脉冲误差算法，运用公式，

1)y＝ax+b