在现代导航、通信以及电力等科学技术高速发展的今天,各个研究领域对时间精度的要求也越来越高。现在普遍采用的是GPS授时以满足各行各业对时间精度日益剧增的要求。GPS具有全球全天候定位、高精度授时、高稳定性等鲜明的特点,也是大部分个人用户和企业用户采用GPS的主要原因。但从安全性上考虑,我们必须使用我国自主研发的北斗卫星导航系统,同时北斗授时设备的性能可以满足各个领域中的应用要求。本文设计了一种以北斗卫星导航系统输出的秒脉冲为外部参考,以高稳恒温晶振作为本地可驯钟的北斗定时型用户机中的守时授时模块。系统中使用FPGA作为核心处理器,主要用于核心计算与外设控制;使用精密循环对比器测量外部北斗秒脉冲和本地晶振秒脉冲的时差;采用双D/A模块提高了 D/A电压分辨率。在实现系统守时授时过程中,首先在FPGA中对精密循环对比器测量返回的时差数据进行卡尔曼滤波,卡尔曼滤波的主要目的是用来降低秒脉冲的随机误差,这些误差主要产生在北斗卫星系统本身、信号在大气传输过程中以及北斗接收机接收过程中,然后对滤波后的数据使用去极值算术平均滤波算法进一步对时差数据进行滤波,最终得到处理后的测量数据,通过转化处理后的最终测量数据得到D/A转换的数字量,然后FPGA通过SPI控制双D/A将这些数字量最终转换为需要的模拟电压,即可以改变高稳恒温晶振的压控端电压,并最终达到驯服晶振频率的目的。