GPS (Global Positioning System)即全球定位系统,是美国国防部在子午仪系统(GPS系统前身)的基础上研发的全球卫星定位系统。到1994年全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星己全部布设完成。它可以为全球范围内的用户提供实时定位与导航功能,同时它也可以利用高稳定度的星载原子钟提供精准的授时功能。目前采用GPS卫星时钟源同步本地时钟的技术已成为国内外产生高精度和高稳定时钟的主流方法之一。该技术的核心思想是：在卫星传输正常时,通过手持端接收卫星信号用卫星时钟驯服本地时钟；卫星信号不稳定时,则由本地时钟(恒温晶振)代替卫星时钟工作输出脉冲信号。本文首先对4大全球定位系统：美国GPS全球定位系统、俄罗斯GLONASS系统、欧盟Galileo系统以及后起之秀我国北斗卫星导航系统进行了介绍和对比,并对各个系统的优缺点进行了简单分析。这之中属美国的GPS系统在全球范围内应用的最早也最为广泛,它的技术相对成熟,地面接收模块成本也较低,因此本系统采用物美价廉的美国GPS模块作为接收卫星信号产生脉冲信号的接收端。本文设计的是基于授时型GPS模块的频率源系统,它通过GPS接收模块输出的10kHz信号和lpps信号实现对本地晶振的驯服,来输出高精度的频率源信号,并对两种方式驯服效果进行分析和对比。10kHz驯服部分通过锁相环实现,在GPS模块锁定卫星后会输出一个高精度的10kHz信号,系统会用这个10kHz信号去驯服本地恒温晶振。它主要由2部分组成：(1)GPS模块：通过接收卫星发射的信号,处理输出高精度的脉冲信号作为信号源的时间基准；(2)半数字锁相环：实现GPS信号对本地晶振的驯服,主要有鉴相器、无源环路滤波器、CPLD分频和高精度的恒温晶振几部分组成。lpps部分则主要由相位时间差测量模块、数据处理和电压反馈组成,相位时间差测量模块会测量出lpps信号和晶振经分频后输出信号之间的相位差,然后这个相位差会被送至单片机处理以输出一个反馈信号至恒温晶振的控制端,控制晶振输出频率的变化,达到校正本地晶振输出高性能频率源信号的目的。通过软硬件设计完成了整个系统电路的理论分析、设计、安装和调试,系统输出数据经测试均优于驯服前。该系统成本低、功耗小,运行稳定可靠,频率精确度、稳定度高。