細(xì)說北斗系統(tǒng)的授時方式

  在當(dāng)今社會，為了使本地時間與標(biāo)準(zhǔn)時間實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，需要將標(biāo)準(zhǔn)時間通過一定方式傳送出去。授時是指利用無線電波發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)時間信號的工作。根據(jù)授時的手段的不同分為短波授時、長波授時、衛(wèi)星授時、互聯(lián)網(wǎng)授時和電話授時等。其中衛(wèi)星授時信號覆蓋范圍大，傳送精度高，傳播衰減小，是目前被廣泛采用的高精度授時方法。目前應(yīng)用較廣的衛(wèi)星授時的系統(tǒng)主要有北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)和GLONASS系統(tǒng)。

  北斗系統(tǒng)授時有RNSS單向授時、RDSS單向授時和RDSS雙向定時三種方法，將標(biāo)準(zhǔn)時間發(fā)播給用戶，實(shí)現(xiàn)對用戶頻率的校準(zhǔn)，為用戶提供高精度的時間與頻率服務(wù)。

  北斗系統(tǒng)RDSS單向授時是基于北斗RDSS出站鏈路完成用戶鐘差的測定。

  北斗時為中心控制站精確保持的標(biāo)準(zhǔn)北斗時間，用戶時間為用戶鐘的鐘面時間。地面中心站利用出站廣播信號的每一幀進(jìn)行單向授時，就是用戶機(jī)通過接收北斗通播電文信息，由用戶機(jī)自主計(jì)算出鐘差并修正本地時間，使本地時間與北斗時同步。周期內(nèi)的***幀數(shù)據(jù)段發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)北斗時（天、時、分信號與時間修正數(shù)據(jù)）和衛(wèi)星的位置信息，同時把時標(biāo)信息通過一種特殊的方式調(diào)制在出站信號中，經(jīng)過中心站到衛(wèi)星的傳輸延遲、衛(wèi)星到用戶機(jī)的延遲以及其它各種延遲（如對流層、電離層、地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)等）之后傳送到用戶機(jī)，由用戶機(jī)測量接收信號和本地信號時標(biāo)之間的時延，根據(jù)導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星位置信息、延遲修正信息以及接收機(jī)已知點(diǎn)位信息等計(jì)算鐘差。

  北斗系統(tǒng)無線電衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)（RNSS)單向授時是基于北斗 RNSS下行鏈路完成用戶鐘差的測定。主要包括兩種不同模式，其一是基于已知點(diǎn)位的單向授時，其二是基于未知點(diǎn)位的單向授時。

  對于基于已知點(diǎn)位單向授時，授時終端放置在已知點(diǎn)位進(jìn)行北斗RNSS觀測，同時采集衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息。授時終端選擇1顆最優(yōu)可視衛(wèi)星，利用衛(wèi)星導(dǎo)航電文信息計(jì)算精確星地距離和衛(wèi)星鐘差，從偽距觀測中扣除星地幾何距離、衛(wèi)星鐘差、傳播時延等誤差，從而完成授時終端鐘差的確定，實(shí)現(xiàn)用戶授時功能。

  對于基于未知點(diǎn)位單向授時，授時終端放置在未知點(diǎn)位進(jìn)行北 斗RNSS觀測，同時采集衛(wèi)星的導(dǎo)航電文信息。授時終端觀測4顆 以上衛(wèi)星數(shù)據(jù)后，通過導(dǎo)航定位解算模式，同時估計(jì)衛(wèi)星位置和鐘差信息，從而完成授時終端鐘差的確定，實(shí)現(xiàn)用戶授時功能。

  當(dāng)用戶鐘差確定后，授時終端可以實(shí)時對本地鐘差進(jìn)行相位調(diào)整，實(shí)現(xiàn)鐘面校時，以實(shí)現(xiàn)與北斗時間基準(zhǔn)的統(tǒng)一。授時終端也可 以積累一定時間的授時數(shù)據(jù)，計(jì)算本地鐘的頻率準(zhǔn)確度和漂移率，并對本地鐘進(jìn)行頻率校正，以實(shí)現(xiàn)北斗時間頻率基準(zhǔn)的統(tǒng)一。

  北斗RNSS單向授時的精度指標(biāo)是50納秒，北斗RDSS單向授 時精度也是50納秒，但北斗RDSS雙向定時精度最高，能夠達(dá)到10納秒。

  北斗系統(tǒng)擁有無線電衛(wèi)星測定業(yè)務(wù)（RDSS)和無線電衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)（RNSS)兩種服務(wù)模式，這兩種模式均可實(shí)現(xiàn)單向授時，但只有RDSS服務(wù)擁有雙向授時功能。

  北斗系統(tǒng)RNSS單向授時是基于北斗RNSS下行鏈路完成用戶鐘差的測定。主要包括兩種不同模式，其一是基于已知點(diǎn)位的單向授時，其二是基于未知點(diǎn)位的單向授時。

  在北斗RDSS單向授時服務(wù)模式下，地面中心站利用出站廣播 信號的每一幀進(jìn)行單向授時，用戶機(jī)通過接收北斗通播電文信息，由用戶機(jī)自主計(jì)算出鐘差并修正本地時間，使本地時間與北斗時同步。如圖3-11所示。影響北斗RDSS單向授時精度的主要是接收 機(jī)測量誤差、設(shè)備時延誤差、大氣延遲（電離層延遲和對流層延遲）誤差、衛(wèi)星星歷誤差、站址坐標(biāo)誤差。

   在北斗RDSS雙向定時服務(wù)模式下，需要定時服務(wù) 的用戶響應(yīng)其中一顆衛(wèi)星的詢問信號，并向該顆衛(wèi)星發(fā)送入站信號，地面中心接收并解調(diào)用戶發(fā)出的信號，計(jì)算出用戶的定時時延修正值，將其放置在出站信號中，通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，用戶按此數(shù)據(jù)調(diào)整本地鐘，從而實(shí)現(xiàn)雙向定時。影響北斗RDSS雙向定時精度的主要誤差源是接收機(jī)和中心站測量誤差、單向和雙向設(shè)備時延誤差和電離層延遲誤差。