随着科技的发展,人们对时间精度的要求越来越高。高精度时间同步系统越来越多地应用于国防高科技、电力系统同步、深空探测等领域,研究高稳定时钟系统变得越来越重要。美国于1993年建成的第二代GPS全球卫星导航系统,其技术成熟,具有全球性全天时全天候覆盖以及搭载有高稳定原子钟两大优点,目前在低成本易于实现的高精度授时系统中得到了广泛应用。本文对GPS秒脉冲(1PPS)信号和恒温晶振(OCXO)的输出信号特性进行了分析,充分利用了1PPS信号的长期稳定性高的优点和OCXO短期稳定度高的优点,经过有效的处理手段,将两者结合在一起,产生一种高稳定的时钟信号。文章从硬件和软件两个方面详细介绍系统的具体实现。首先设计了GPS接收模块,将接收模块产生的1PPS信号送入FPGA中的时间间隔测量模块；FPGA还对输入的恒温晶振信号进行分频得到频率为1Hz的周期信号,作为时间间隔测量模块的另一输入,在时间间隔测量模块中测量出1PPS信号和晶振分频1Hz信号的时间差；单片机对时间差数据进行卡尔曼滤波处理,消除毛刺和减弱随机抖动,得到相对稳定的时间差信号,进而在单片机中计算出稳定的频差；将频差信号经DAC转换成模拟电压输入到OCXO的压控输入端,控制OCXO的输出稳定。利用该方法保证了OCXO短期稳定度基本保持了原有指标,并且长期平均准确度和长期稳定度得到了一定程度改善。