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基于GPS的时间控制系统及算法

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冯源

摘要：很多应用领域都需要对时间进行精确控制，以达到多套处于不同位置系统同步工作为目的，这些系统可能相距几十公里甚至更远，却要求在小于1微秒误差的时间内同时工作。本文论述以GPS时间为基础的多系统同步控制系统，其时间精度取决于GPS，一般误差可控制在400ns以内，高精度的GPS时间同步精度可小于100ns，与GPS的时间同步主要依靠GPS输出的秒脉冲信号IPPS（Pulses Per Second），IPPS每秒输出一个脉冲，其上升沿与协调世界时（UTC）时间同步。论述UTC时间和本地时间概念，以及它們之间的转换，对c++时间函数库进行了分析，给出了一个高效的UTC时间和本地时间之间的转换算法。并分析了接收GPS信号可能出现的问题，以及解决办法。完成了软件设计和硬件电路的设计和制作，并通过试验，对系统的误差分析、抗干扰性能、控制速度、控制精度和上、下位机之间的交互进行了综合和优化。

关键词：GPS；UTC和本地时间；c++时间函数库；时间同步；校时

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