在电子通信飞速发展的情形下,警用的网络系统对其微基站时钟的准确度和稳定度的要求越来越高。由于当地的时钟频率源,恒温晶振,虽然在短期能输出的时钟稳定,但由于其频率会随着时间和温度变化等因素产生漂移现象,这导致其无法保证输出时钟的精准度。而GPS接收机产生的1PPS信号却具有良好的频率准确度,但其短期稳定度差。基于上述原因,本文设计了一种基于驯服和保持技术的时钟同步系统,对本地时钟频率源采用数字锁相环跟踪GPS的1PPS信号对其进行驯服校准,并且使用自由振荡模型训练它的频率漂移特性。当系统在GPS信号由于意外情况短时间丢失的情况下,根据自由振荡模型前期的训练得到的模型去预测它的频率漂移趋势,使用预测值继续调节本地时钟源的输出直至GPS信号恢复。然后以此方案搭建硬件平台并且对其进行调试,使同步系统的输出准确度能达到910-量级,而稳定度达到1110-量级。本文首先阐述了该时钟同步系统对比其他时钟同步系统的优点和实用价值。接着对时钟同步系统做总体的设计,包括设计指标、系统设计方案、设计中所用到相应技术的原理和背景以及系统方案中各个模块的算法设计和仿真。然后介绍了在系统在基于FPGA的硬件平台上的具体实现过程:在驯服模式下,通过数字锁相环内部的鉴相、环路调节,频率合成以及反馈分频形成一个闭环系统,输出精确的时钟。当GPS信号丢失后,数字锁相环中失去参考输入信号导致其环路无法工作,恒温晶振的漂移特性将通过输出呈现出来。此时系统切换到保持模式的工作状态下,自由振荡模型通过Kalman滤波算法前期对此漂移特性进行训练而得到的模型对频率控制字进行预测,继续向系统提供正确的频率控制字,从而使当GPS信号失效后系统能继续输出精确和稳定的时钟信号。最后通过测试表明了当GPS信号存在时系统能通过驯服模式输出良好的时钟信号,并且在其丢失后也能保持下去。本设计的独特之处在于当意外因素下GPS信号失效时系统能自适应地调整工作状态而使微基站仍保持高效工作。这将为以后的警用微基站同步系统的研究作重要的参考。