精密授时系统应用
系统的时间同步对于涉及国家经济社会安全的诸多关键基础设施至关重要,通信系统、电力系统、金融系统的有效运行都依赖于高精度时间同步。
案例详情

      时间作为测量精度最高的基本物理单位,在社会经济、国防安全和科学技术中发挥着日益重要的作用。卫星导航系统授时具备范围广、成本低、精度高等特点,得到了广泛应用。系统的时间同步对于涉及国家经济社会安全的诸多关键基础设施至关重要,通信系统、电力系统、金融系统的有效运行都依赖于高精度时间同步。在移动通信中需要精密授时以确保基站的同步运行,电力网为有效传输和分配电力,对时间和频率提出了严格的要求。北斗卫星导航系统的授时服务可有效应用于通信、电力和金融系统,确保系统安全稳定运行。

      北斗标准服务可实现10-20纳秒的授时精度,但新一代移动通信、物联网、分布式观测、计量检测等领域对时间提出了纳秒甚至亚纳秒级精度需求。北斗三号(bds-3)全球导航卫星系统,除提供基本导航定位授时服务外,还集成了星基增强、ppp-b2b精密单点定位功能,实现了短报文通信及国际搜救等服务。其中,ppp-b2b服务信息通过三颗GEO卫星的ppp-b2b信号向中国及周边地区播发。用户站通过接收相对于广播星历的轨道、钟差、码间偏差等改正数信息,恢复出高精度的卫星轨道和钟差产品,可实现实时高精度导航定位。

      截止到2020年,北斗卫星三代系统已经建成,北斗授时精度和GPS授时精度相当,在很多国家重要行业都开始选择用自己的北斗卫星授时或者是GPS北斗双模授时方案,这样不仅保证了授时的准确度和稳定性,还保证了在特殊时期,卫星授时不被别人停用干扰。

卫星导航系统授时装置授时原理

       卫星导航系统授时装置授时包括单向授时和双向授时两种,双向授时为授权服务装置均为单向授时,即由接收机自主计算完成授时,其原理如下:卫星坐标和卫星钟差可根据广播星历 计算得出,电离层延迟 可通过双频削弱至厘米级,对流层延迟也可改正精确至厘米级,地球自转和相对论效应可精确地根据公式计算。如果接收点坐标已知,未知数只有接收机钟差,只需一个卫星即可计算出接收机钟差;如果 接收机坐标未知,则需至少4颗卫星,然后釆用最小二乘法计算出接收机坐标和钟差。接收机根据计算出的接收机钟差,修正其时间至精确的UTC时, 并准确地输出1PPS脉冲信号,供用户使用。

 

      从上述授时原理可知,授时精度是卫星的轨道 (即卫星坐标)、卫星钟差、伪距、电离层延迟、对流层延迟等这些主要影响因素精度的综合。分析卫星导航系统授时装置授时精度,首先需要分析各卫星导航系统的综合因素分别对时间精度的影响。

1.卫星导航系统授时装置的授时精度受广播星历和卫星钟差精度影响

   利用原子不受压力和温度影响的固定频率振荡的原理制成的原子钟具有很高的精度,如石英钟、 铷原子钟、氢原子钟等。导航卫星一般搭载的是高精度的锚原子钟和氢 原子钟,非常稳定。卫星导航系统授时装置授时接收的是广播星历, 通过广播星历提供的GPS卫星钟差精度在5ns左右。

2.电离层、对流层等对卫星导航系统授时装置的授时精度影响

  电离层与对流层影响与卫星高度角有关,对流层影响在高度角10度以上可达到20多米,电离层在高度角10度以上可超过50米。对于双频接收机,可釆用双频消电离层组合消除电离层影响,消除后的电离层参差仅为厘米级;对流层可采用模型精确改正至厘米级;地球自传改正后的残差也仅为厘米级;相对论效应可通过公式改正至忽略不计。 故通过双频消电离层、改正对流层、地球自传、相对论效应后的的距离残差应为0.1m左右,换算至时间约为0.333ns,可忽略不计。对于单频接收机,由于不能消除电层,通过模型改正可以改正到60%。如果以电离层延迟40m算,改正后的电离层残差为16m,化归至时间则为53.370ns。对于亚微秒级别授时精度的用户可采用单频BDS授时装置接收机。

3.BDS授时装置的授时精度受伪距精度影响

由授时原理可知,影响授时精度的还有伪距F。伪距是通过C/A码或P码产生,以GPS为例,C/A码 元宽度对应的距离293.052m,倘若接收机测距精度为一个码元的1/100,则测距精度为2.930m,P码 的精度可达0.290mMo在实际测量中,伪距会受到噪声的影响。通过上述分析,可以得出以下结论:第一, 卫星导航系统授时的前提首先是定位,只有准确地知道接收机的坐标,才能完成授时。第二,对于双频GNSS 接收机,授时装置的授时精度主要受卫星轨道、卫星钟差、伪距测量精度的影响。对于山沟、有遮挡的一些地方,由于单系统授时可见卫星少,不能计算接收机坐标,可采用GNSS多系统授时,增加可视卫星数量,以加快授时速度。

产品特点:

  • 适合时间传递应用的超精确时间同步
  • PPS输入内部延迟自动校准 
  • 符合CGGTTS V2E 
  • 跟踪所有可见GNSS信号(GPS、GLONASS、伽利略、北斗、NAVIC)
  • 高精度、低噪声测量 
  • 独特干扰监测及抗干扰 
  • 强大的网页界面和记录工具

相关产品:


028-86650239 15801219547
成都市二环路东二段7号招商东城国际B座
备案号:蜀ICP备2022022467号.
Copyright © 2022-2024 成都北斗星云科技有限公司 All Rights Reserved.
云计算支持 反馈 枢纽云管理