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北斗系统RDSS单向授时的基本过程

北斗系统RDSS单向授时过程图


北斗系统RDSS单向授时是基于北斗RDSS出站链路完成用户钟差的测定。


北斗时为中心控制站精确保持的标准北斗时间,用户时间为用户钟的钟面时间。地面中心站利用出站广播信号的每一帧进行单向授时,就是用户机通过接收北斗通播电文信息,由用户机自主计算出钟差并修正本地时间,使本地时间与北斗时同步。周期内的第一帧数据段发送标准北斗时(天、时、分信号与时间修正数据)和卫星的位置信息,同时把时标信息通过一种特殊的方式调制在出站信号中,经过中心站到卫星的传输延迟、卫星到用户机的延迟以及其它各种延迟(如对流层、电离层、地球自转效应等)之后传送到用户机,由用户机测量接收信号和本地信号时标之间的时延,根据导航电文中的卫星位置信息、延迟修正信息以及接收机已知点位信息等计算钟差。



北斗系统RNSS单向授时的基本过程

北斗系统无线电卫星导航服务(RNSS)单向授时是基于北斗 RNSS下行链路完成用户钟差的测定。主要包括两种不同模式,其 一是基于已知点位的单向授时,其二是基于未知点位的单向授时。


对于基于已知点位单向授时,授时终端放置在已知点位进行北 斗RNSS观测,同时采集卫星的导航电文信息。授时终端选择1颗最优可视卫星,利用卫星导航电文信息计算精确星地距离和卫星钟差,从伪距观测中扣除星地几何距离、卫星钟差、传播时延等误差,从而完成授时终端钟差的确定,实现用户授时功能。


对于基于未知点位单向授时,授时终端放置在未知点位进行北 斗RNSS观测,同时采集卫星的导航电文信息。授时终端观测4颗 以上卫星数据后,通过导航定位解算模式,同时估计卫星位置和钟 差信息,从而完成授时终端钟差的确定,实现用户授时功能。


当用户钟差确定后,授时终端可以实时对本地钟差进行相位调 整,实现钟面校时,以实现与北斗时间基准的统一。授时终端也可 以积累一定时间的授时数据,计算本地钟的频率准确度和漂移率,并对本地钟进行频率校正,以实现北斗时间频率基准的统一。


北斗RNSS单向授时的精度指标是50纳秒,北斗RDSS单向授 时精度也是50纳秒,但北斗RDSS双向定时精度最高,能够达到10纳秒。



北斗系统的双向授时

北斗系统拥有无线电卫星测定业务(RDSS)和无线电卫星导航服务(RNSS)两种服务模式,这两种模式均可实现单向授时,但只有RDSS服务拥有双向授时功能。


北斗系统RNSS单向授时是基于北斗RNSS下行链路完成用户 钟差的测定。主要包括两种不同模式,其一是基于已知点位的单向授时,其二是基于未知点位的单向授时。


在北斗RDSS单向授时服务模式下,地面中心站利用出站广播 信号的每一帧进行单向授时,用户机通过接收北斗通播电文信息,由用户机自主计算出钟差并修正本地时间,使本地时间与北斗时同步。如图3-11所示。影响北斗RDSS单向授时精度的主要是接收 机测量误差、设备时延误差、大气延迟(电离层延迟和对流层延迟)误差、卫星星历误差、站址坐标误差。


北斗系统RDSS授时示意图


在北斗RDSS双向定时服务模式下,需要定时服务 的用户响应其中一颗卫星的询问信号,并向该颗卫星发送入站信号,地面中心接收并解调用户发出的信号,计算出用户的定时时延修正值,将其放置在出站信号中,通过卫星转发给用户,用户按此数据调整本地钟,从而实现双向定时。影响北斗RDSS双向定时精度的主要误差源是接收机和中心站测量误差、单向和双向设备时延误差和电离层延迟误差。


北斗系统RDSS双向定时示意图




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