高精度衛星授時系統的重要性

中國人自古就對精確可靠的時間有著重要的依賴，現在隨著技術的發展，為了滿足高精度授時要求，北斗授時系統和衛星時鐘應用的也越來越廣泛。尤其是北斗衛星授時系統在航天發射，導航定位以及交通和電力系統，軍工等領域均有重要作用。本文將從多個角度進行闡述。

關鍵詞：授時系統 北斗授時系統   衛星時鐘

授時技術是實現不同平臺、不同系統以及不同用戶終端之間時頻統一的重要手段。就算是高精度的守時時鐘組也會因為環境和自身老化等原因導致時間漂移，需要定期或者不定期的與時頻基準實驗室進行比對（中國的國家授時中心NTSC，美國標準局NIST等）。授時系統負責將標準時頻信號發播給用戶，用戶接收到標準信號之后再對本地的時間信號進行較準，因此就需要保證發播過程中盡量減小傳遞誤差。

人們日常生活中了解較多的是北斗衛星的定位和導航功能，而高精度授時對于導航和定位而言，是最基礎的。GPS導航的基本原理是通過用戶終端實時與衛星終端進行導航電文的交互，通過定位計算方法，實時的更新用戶的位置信息并規劃路徑指引行進方向。需要利用到時鐘記錄的時間、電文收發的時間戳信息形成位置信息。因此，高精度的時間同步是實現定位、導航的基礎，提高定位、導航精度的最基礎、最直接的因素。

要理解授時系統的重要性，理解不同授時技術實現和應用也是很必要的。我們可以進行長波授時，授時精度微秒量級。其中地波是大地傳到無線電。天波屬電離層反射。地波信號穩定，可靠性較高；天波受天氣影響大，授時性較低。短波授時精度大概1-3毫秒，天波的波動受到天氣很大影響。低頻時碼屬于長波授時，比較特殊，穩定度相較于長波的天波較好，一般是區域性傳輸。GPS、北斗等內部時鐘，通過電磁波從太空輻射傳輸，可實現全球覆蓋，50-100納秒，授時精度高、覆蓋范圍廣、使用方便。網絡中的多個時間服務器內致的原子鐘或者高溫晶振，NTP、PTP等方式，也可以實現有線網絡傳輸，我司很多產品就采用該方式。覆蓋有線網絡節點，精度較高、實現成本低。最后就是光纖傳輸，屬于特殊的網絡授時，基于光信號的傳輸，利用光纖網絡進行授時傳輸?？梢赃_到納秒甚至皮秒量級，高精度，傳輸損耗低、隔絕噪聲、分布廣泛。
   衛星單向授時比較常見，人們平時使用的手機GPS授時導航定位、北斗授時定位，車載GPS授時導航定位，以及能接收軍碼的軍用設施授時定位就是衛星單向法的典型應用。這種方法能夠滿足大多數中低同步精度要求的用戶，應用最為廣泛。GNSS接收設備能夠單向接收導航衛星所播發的導航電文。導航電文之中包含時間基準信息、導航衛星星歷和電文發播時刻等信息。用戶至少需要接收來自四顆導航衛星的信號，綜合解析這些衛星的報文信息，以此求解三維位置和接收機本地時間四個變量，計算并修正自身時標體系，最終完成本地時定時。

我司北斗NTP網絡時間服務器可以接收北斗、GPS雙信號，定時精度小于30納秒，能夠輸出1PPS脈沖，輸出路數一路可以擴展到四路，授時精度在0.5到10毫秒之間，而且內置高精度溫補晶振，對時間服務器的狀態也能實時監控，可以有效實現高精度的授時，進行時間同步。（以上參數參照SYN2136型具體產品。）

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