摘要：通过分析全球定位系统授时的缺点和北斗卫星导航系统授时的可行性，提出了卫星双模授时结合多时钟源的授时设备的设计方法，对授时设备中涉及的完好性监测算法和守时算法进行了研究，并给出详细的分析过程。

时间作为一个基本测量物理量，不仅对人们的日常生活和基础科学领域有重要作用，而且对国防和国民经济建设有十分重要的意义。作为基础保障平台之一的高精度时间基准能够有效提高系统或设备的稳定性。

卫星授时接收设备及应用是一项解决我国基础授时通讯设施的重要项目，它增强了时间同步技术的可靠性，促进了我国自主知识产权的北斗卫星导航系统的应用。目前，全球定位系统接收机在我国的市场占有率很大，而北斗系统的用户主要是国家机关和大型企业。随着北斗系统的发展，其用户范围越来越广，开发北斗和全球定位系统双模卫星授时接收机，有利于扩大我国自主研发北斗系统的国内市场，摆脱全球定位系统的重重束缚。全球定位系统是由美国军方控制的军民共用系统，虽然现在对全世界开放，但是并未承诺我国可以无限期免费使用，这存在重大的安全隐患，一旦全球定位系统的卫星导航不能正常工作或者发生战争，美国调整甚至关闭全球定位系统信号，将给我国带来巨大的影响。

目前我国的卫星授时方式主要利用全球定位系统授时获取标准时间，但是全球定位系统授时存在手段单一、没有自主控制权等问题，不仅短期稳定性差，而且安全性不强。卫星双模授时设备采用了多时钟源自适应同步技术，北斗卫星导航系统、全球定位系统和外部IRIG-B码互为设备的时间同步系统。选用高稳恒温晶体振荡器作为本地时钟，实现高精度守时，保证了北斗和全球定位系统双模同步系统的可靠性和稳定性。通过全球定位系统授时模块、北斗授时模块和外部输入的IRIG-B码，得到标准的时间信息协调世界时和秒脉冲信号，并对本地晶振的频率进行校正，生成符合时间同步要求的各种授时方式。

本文针对卫星双模授时的关键技术展开讨论，主要涉及信号的完好性检测、本地守时、秒脉冲信号生成等相关技术。

1总体架构

卫星双模授时机的硬件总体架构如图1，主要含有导航模块、守时模块、串口输出模块、网络时间协议（NetworkTimeProtocol，NTP）输出模块、秒脉冲输出模块、B码输出模块、电源模块、显控模块、网管模块。主机内的各模块采用总线方式通信，信号通过母板进行传输。导航模块中卫星原始设备制造商单元输出时间信息和1PPS信号给守时模块中的守时跟踪单元，守时跟踪单元中的本地晶振在锁定卫星信号后对用户机内其他模块输出1PPS信号和10MHz信号，同时根据1PPS信号和10MHz信号产生设备所需的各种对外输出信号，通过总线传送给相关模块。

串口输出模块、网络时间协议输出模块、秒脉冲输出模块、B码输出模块都完成信号的对外输出，根据不同的要求输出不同形式的时间信号或信息。显控模块负责人机界面操作以及定时应用处理。电源模块负责给模块提供直流电源。网管模块完成模块间信息的调度以及远程监控功能，同时能够输出相关信息。

守时模块的硬件由现场可编程门阵列及外围电路组成，在现场可编程门阵列和单片机中运行相关守时及授时算法，即设备的软件程序。根据算法的总体架构，运行守时及授时算法的软件程序分为分频单元、信号生成单元、B码（DC和AC）编码单元以及串口通信单元。信号生成单元包含3个子单元，即信号完好性检测子单元、守时子单元和秒脉冲生成子单元。在软件程序中上述单元串接成一个整体程序进行工作，同时需要考虑诸多因素（比如导航模块的工作状态判别等），因此需要详细设计软件的总体运行架构。