GPS校時(shí)器在廣播電視播出系統(tǒng)中的應(yīng)用

GPS校時(shí)器在廣播電視播出系統(tǒng)中的應(yīng)用

　一、廣播電視校時(shí)方式

　　在廣播電視系統(tǒng)中,，特別是在自動(dòng)播出系統(tǒng)中,，實(shí)時(shí)時(shí)鐘有著重要的作用,。地方電視臺(tái)要在19：00整準(zhǔn)時(shí)轉(zhuǎn)播*新聞聯(lián)播,，在電視節(jié)目的播出中,，應(yīng)客戶要求需要準(zhǔn)時(shí)插播廣告,，包括播出系統(tǒng)中主備工控機(jī)之間的切備等都必須準(zhǔn)確,、同步守時(shí),。原先各臺(tái)基本都采用*一套、二套節(jié)目電視信號(hào)中場逆程第16行傳送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間頻率經(jīng)設(shè)備解碼后進(jìn)行校時(shí),，但有時(shí)衛(wèi)星信號(hào)接收和微波傳輸可能會(huì)受到干擾等不可預(yù)見的原因,，使得校時(shí)有誤。現(xiàn)在基本都更換為安全性,、穩(wěn)定性及精度更高且設(shè)備簡單的GPS校時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行校時(shí),。

　　二、GPS系統(tǒng)簡介

　　1,、概況

　　GPS全稱“定位系統(tǒng)”（Global  Positioning  System）,七十年代由美國*投資建造,，到1994年全面建成。GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分——GPS衛(wèi)星星座,；地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng),；用戶設(shè)備部分——GPS信號(hào)接收機(jī)。

　　空間部分：GPS衛(wèi)星星座由21+3顆GPS導(dǎo)航衛(wèi)星組成（3顆備用）,，均勻配置在6個(gè)軌道平面上（每軌道面四顆）,，運(yùn)行周期約為11小時(shí)58分，軌道傾角為55度,。衛(wèi)星的分布使得在的任何地方,，任何時(shí)間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）,，這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的導(dǎo)航能力,。每個(gè)衛(wèi)星上都配備了微型的星載鐘，它發(fā)播的信號(hào)能覆蓋各個(gè)角落,。因此GPS能在范圍內(nèi)提供的時(shí)間頻率,。

　　地面控制部分：提供GPS衛(wèi)星的衛(wèi)星星歷（對(duì)于GPS用戶而言GPS衛(wèi)星是一種動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)，是根據(jù)衛(wèi)星發(fā)送的衛(wèi)星星歷算出來的,。所謂“衛(wèi)星星歷”,，是一系列描述衛(wèi)星運(yùn)行及其軌道的參數(shù)）,。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)——GPS時(shí)間系統(tǒng)。地面監(jiān)控系統(tǒng)的站點(diǎn)包括一個(gè)主控站,，三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測站,。監(jiān)測站是一種無人值守的數(shù)據(jù)采集中心，設(shè)有GPS用戶接收機(jī),、原子鐘、收集當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理的計(jì)算機(jī),，監(jiān)測站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站,。主控站的主要任務(wù)是收集各監(jiān)測站對(duì)GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值,編算導(dǎo)航電文,控制和協(xié)調(diào)各個(gè)監(jiān)測站和注入站的工作及調(diào)度衛(wèi)星,。注入站的主要任務(wù)是在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí)把導(dǎo)航電文注入GPS衛(wèi)星,，這種注入對(duì)每顆GPS衛(wèi)星每天進(jìn)行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)行zui后的注入,。

　　GPS接收機(jī)按用途可分為：導(dǎo)航型,、授時(shí)型和測地型接收機(jī)。在電視播出系統(tǒng)中,，一般采用授時(shí)型GPS接收機(jī),，這類接收機(jī)主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時(shí)。

　　2,、授時(shí)型GPS接收機(jī)

　　GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分,。

　　GPS信號(hào)有兩個(gè)載波頻率：L1=1575.42M，L2=1227.60M,，一般授時(shí)型GPS接收機(jī)只使用L1=1575.42M這一頻段,。天線單元變換、放大接收到的GPS信號(hào),，并傳給接收單元,，接收單元實(shí)時(shí)計(jì)算出時(shí)間并輸出時(shí)間編碼，以供GPS子鐘顯示和外部設(shè)備的校時(shí),。

　　授時(shí)型GPS接收機(jī)測時(shí)方法有兩種：一為單站單機(jī)測時(shí)法,，一為共視法。單站單機(jī)測時(shí)就是應(yīng)用一臺(tái)GPS接收機(jī),，在一個(gè)已知坐標(biāo)的觀測站上進(jìn)行測時(shí)的方法,，需觀測一顆GPS衛(wèi)星便可得到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。共視法則是在兩個(gè)觀測站上各設(shè)一臺(tái)GPS接收機(jī),，并同步觀測同一衛(wèi)星來測定兩用戶的相對(duì)偏差,，從而達(dá)到減少誤差的目的，一般測時(shí)精度可達(dá)數(shù)十毫微秒,。實(shí)際應(yīng)用中我們一般采用單站單機(jī)測時(shí)法,。

　　3,、GPS接收機(jī)輸出信號(hào)模式

　　GPS接收機(jī)輸出的時(shí)間信號(hào)有兩種，一種用于GPS子鐘的時(shí)鐘顯示,，各廠家生產(chǎn)的信號(hào)模式都有所不同,，一般有TTL電平秒脈沖（晶體管——晶體管邏輯電路Transister-Transister-Logic），RS-422方波輸出等等,；另一種為時(shí)間編碼信息,，通過RS-232或RS-422輸出給播出工控機(jī)進(jìn)行授時(shí)，不同廠家的輸出時(shí)間編碼也常不同,。

　　三,、系統(tǒng)實(shí)例

1、校時(shí)系統(tǒng)框圖如下

　　2,、工作流程

　　GPS衛(wèi)星天線接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的帶標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息的1575.42M載波信號(hào),，經(jīng)變換放大后傳給GPS接收機(jī)處理，GPS接收機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,，并分別編碼為TTL信號(hào)和RS-232/RS-422信號(hào),。TTL信號(hào)輸出到GPS子鐘，使子鐘直接顯示出時(shí)間,。RS-232/RS-422信號(hào)經(jīng)RS-232/RS-422分配器分配給各個(gè)播出工控機(jī),，工控機(jī)的校時(shí)程序通過串口接收信號(hào)，解出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,，并對(duì)本機(jī)校時(shí),，得以實(shí)現(xiàn)各工控機(jī)時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步的目的。

　　四,、常見的問題

　　1,、GPS天線應(yīng)朝向天空，不得有遮擋物,。

　　2,、由于GPS信號(hào)的載波頻率一般使用L1=1575.42M，所以應(yīng)避免外來該頻段信號(hào)的干擾,。

　　3,、RS-232信號(hào)的一般傳輸距離只有15～20米，傳輸距離太長可采用RS-422信號(hào),，或在兩邊各加一個(gè)RS-232轉(zhuǎn)RS-422的轉(zhuǎn)接頭實(shí)現(xiàn)長距離傳輸,。

　　4、如GPS授時(shí)接收機(jī)與GPS子鐘分開采購,，還應(yīng)先與廠家確認(rèn)GPS接收機(jī)和GPS子鐘的時(shí)間碼是否匹配,，否則GPS子鐘無法正常顯示時(shí)間。