您可能想知道，GPS 接收器究竟如何使用從遙遠衛(wèi)星發(fā)出的微弱電磁信號來確定其在幾米（甚至幾厘米）內(nèi)的位置？在很大程度上，這是因為它們是出色的計時設備，可以根據(jù)衛(wèi)星信號從軌道到達它們所需的時間來確定它們的位置。由于電磁信號以光速傳播，因此僅 1 微秒的延遲本身就會轉(zhuǎn)化為 300 米的范圍誤差——遠低于用戶今天期望的米級甚至亞米級精度。

為了準確確定其位置，GPS 接收器必須將其內(nèi)部時鐘與軌道衛(wèi)星上的原子鐘同步。為此，它需要同時接收和處理來自至少四顆衛(wèi)星的信號，求解 x、y 和 z 坐標以及時間。相反，鑒于其精確的 x、y 和 z 坐標，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 接收器可以使用衛(wèi)星發(fā)射的信號來確定時間，其精度接近但不等于衛(wèi)星原子鐘的精度。當天空視野受限時（通常是在城市環(huán)境中），來自單個衛(wèi)星的信號可能就足夠了，盡管時間精度低于跟蹤多顆衛(wèi)星時的精度。

因此，各行各業(yè)都在使用專門的 GPS 接收器來無線傳送和分發(fā)高度準確的定時和同步，這并不奇怪。多年來，4G LTE 移動網(wǎng)絡基站一直依靠我們基于 GNSS 的定時產(chǎn)品組合中的模塊來同步相鄰的信號塔，以最大限度地減少它們之間的干擾，并確保移動用戶跨越小區(qū)邊界時的順利切換。隨著這些計時模塊可以實現(xiàn)的精度從微秒提高到納秒，新的用例正在轉(zhuǎn)向該技術(shù)以利用其獨特的優(yōu)勢。

與定位性能同步發(fā)展

計時精度方面的改進與定位精度的改進同步進行。u-blox F9 GNSS 接收器平臺為大眾市場帶來了可擴展且經(jīng)濟實惠的高精度定位（低至分米級），同時也大大提高了計時精度，采用新一代多星座、多頻段高精度GNSS 接收器。這使得工業(yè)應用能夠以有線定時和同步解決方案成本的一小部分獲得絕對時間的 5 納秒計時精度——相對時間的計時精度甚至更低。

同步電網(wǎng)

對時序要求越來越苛刻的一種應用是電網(wǎng)。我們越來越多的電力是使用高度間歇性的資源（如風和陽光）產(chǎn)生的。同時，我們供電的應用也在發(fā)生變化，從主要的電阻負載（例如通過電阻加熱提取功）到電容負載（通過電容器提取功，用于從交流轉(zhuǎn)換為直流） 。

這些變化使電網(wǎng)管理更具挑戰(zhàn)性。一方面，電網(wǎng)管理者需要確保在每一個瞬間，饋入電網(wǎng)的電力在某處被消耗。當經(jīng)過的云和陣風可以從一瞬間到下一瞬間上下?lián)軇影l(fā)電量，這遠非顯而易見。然后，容性負載（如電感負載，第三類）會導致電壓和電流之間的相移，進而導致必須管理的不穩(wěn)定性。

同步什么？？？

這就是為什么同步相量（也稱為相位管理單元）在現(xiàn)代電網(wǎng)中變得不可或缺的原因。同步相量監(jiān)測電網(wǎng)各部分的相位，以檢測可能威脅電網(wǎng)穩(wěn)定性的系統(tǒng)范圍振蕩的開始。為了提取有意義的數(shù)據(jù)，同步相量的采樣頻率需要高于電網(wǎng)的 50 Hz 脈沖，并且必須以微秒級相對計時精度與所有其他同步相量同步。

但是，如果電網(wǎng)中存在故障（例如短路）導致部分網(wǎng)絡關(guān)閉怎么辦？能夠定位故障對于快速恢復服務至關(guān)重要。定位越準確，服務技術(shù)人員的干預就越有針對性。相鄰行波探測器之間 100 納秒的相對定時精度足以將故障鎖定在 30 米以內(nèi)。

u-blox LEA-M8T 符合在中國部署

在依靠同步移動通信網(wǎng)絡基站數(shù)年之后，我們現(xiàn)在看到對使用 u-blox 定時模塊進行電網(wǎng)監(jiān)控的興趣越來越大。我們的LEA-M8T 多星座授時模塊使用單顆衛(wèi)星提供優(yōu)化的授時精度，現(xiàn)已符合中國電網(wǎng)部署的規(guī)定。

新興用例

無線定時和同步在越來越多的垂直行業(yè)中獲得了關(guān)注。智能工廠中的快速生產(chǎn)線需要緊密同步，高頻交易等對時間敏感的金融應用中的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡也是如此。支持 GNSS 的無線授時提供了一種易于部署、低成本的授時解決方案，可追溯到協(xié)調(diào)世界時 （UTC）。

與其他所有范式轉(zhuǎn)變一樣，從單頻段到多頻段 GNSS 的過渡帶來了一個機會：領(lǐng)先于競爭對手并率先獲得其好處——在這種情況下，就提高了計時精度而言。

審核編輯：郭婷