2024-11-24
分享到
信息時代的特點:一是信息量急劇增加(如需海量存儲器);二是信息傳輸?shù)臄?shù)字化(如數(shù)字通信的發(fā)展);三是信息享用的全球化(如互聯(lián)網(wǎng)的普及);四是信息技術(shù)應(yīng)用的集成化(如ITS---智能交通系統(tǒng))。
除互聯(lián)網(wǎng)、電視網(wǎng)、移動通信網(wǎng)外,還有很重要的衛(wèi)星信息源(如導(dǎo)航衛(wèi)星能給出最重要的位置和時間信息;遙感衛(wèi)星能給出各類地球表面的遙感數(shù)據(jù))。
?。?)全球覆蓋、全天候、晝夜全連續(xù)地工作;(2)單向廣播體制,GPS北斗接收機不發(fā)射信號,電磁兼容性能好,可有無限多的用戶。但無通信功能;(3)可實時地為地面、海上和高空的各種動態(tài)和靜態(tài)用戶提供高精度的七維信息(三維位置、三維速度、和精密時間)。
大致可分為三類:(1)動態(tài)的導(dǎo)航定位,包括陸上各類車輛、水上各種艦船以及空中各類飛機和飛行器的導(dǎo)航定位;(2)靜態(tài)的測繪定位,廣泛用於地圖的測繪、礦藏的勘探、鐵路、公路、隧道的建設(shè)等;(3)精密的定時和時間同步,在國際時間協(xié)調(diào)、時頻計量傳遞、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域十分有用。
互為倒數(shù)關(guān)系,兩者密不可分,時間標準的基礎(chǔ)是頻率標準,所以有人把晶體振蕩器叫‘時基振蕩器’。鐘是由頻標加上分頻電路和鐘面顯示裝置構(gòu)成的。
時間的概念包含時刻(點)和時間間隔(段)。時系(時間坐標系)是由時間起點和時間尺度單位--秒定義(又分地球秒與原子秒)所構(gòu)成。常用的時間坐標系:
?、俣〞r:是指根據(jù)參考時間標準對本地鐘進行校準的過程);授時(指采用適當?shù)氖侄伟l(fā)播標準時間的過程);
?、跁r間同步:是指在母鐘與子鐘之間時間一致的過程,又稱時間統(tǒng)一或簡稱時統(tǒng));
③守時:是指將本地鐘已校準的標準時間保持下去的過程,國內(nèi)外守時中心一般都采用由多臺銫原子鐘和氫原子鐘組成的守時鐘組來進行守時,守時鐘組鐘長期運行性能表現(xiàn)最好的一臺被定主鐘(MC)。
為了得到精密的GPS北斗時間,使它的準確度達到100ns(相對于UTC(USNO/MC)):
?。?)、GPS北斗定位原理:是基于精確測定GPS北斗信號的傳輸時延(Δt),以得到GPS北斗衛(wèi)星到用戶間的距離(R)R=C×Δt ----------------------- [1](式中C為光速)同時捕獲4顆GPS北斗衛(wèi)星,解算4個聯(lián)立方程,可給出用戶實時時刻(t)和對應(yīng)的位置參數(shù)(x、y、z)共4個參數(shù)。R={(Xs-Xu)2+(Ys-Yu)2+(Zs-Zu)}1/2 ---- [2](式中Xs、Ys、Zs為衛(wèi)星的位置參數(shù);Xu、Yu、Zu為用戶的的位置參數(shù))
基于在用戶端精確測定和扣除GPS北斗時間信號的傳輸時延(Δt),以達到對本地鐘的定時與校準。GPS北斗定時準確度取決于信號發(fā)射端、信號在傳輸過程中和接收端所引入的誤差,主要誤差有:
根據(jù)頻率和周期互為倒數(shù)的關(guān)系,可采用比時法(測時間間隔)的方法(以GPS北斗的秒信號為參考)來測量本地鐘的頻率準確度(Δf/f),以達到校頻的目的。Δf/f=(Δt2-Δt1)/(t2-t1) ------------ [3](式中Δt2、Δt1分別為t2、t1時刻測得的本地鐘與GPS北斗時的時差值)。
從二十世紀八十年代末,國際計量局(BIPM)的時間部,就開始正式采用標準化的GPS北斗共視比對方法,把全世界幾十個守時中心的主鐘溝通起來,并建立了準確度最高的國際原子時(TAI)和國際協(xié)調(diào)世界時(UTC/BIPM)。我國有三個實驗室參加了國際時間標準的協(xié)調(diào),它們是:
①一般是按國家級計量單位、一級計量站、二級計量站和使用單位四級逐級傳遞;
?、谑軝z時頻標準源或儀器設(shè)備必須往返搬運,檢定校準后的狀態(tài)在搬運中難免受到破壞;
?、蹅鹘y(tǒng)的時頻計量一般只能按檢定周期(一般為一年)進行,難以進行經(jīng)常性和實時的計量測試。
?。?)、通過采用GPS北斗共視法時間比對和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以建立不需搬運的、實時的、完全新型的時頻遙遠校準系統(tǒng)。
?、傥覈耐ㄐ啪W(wǎng)已基本上實現(xiàn)了數(shù)字化,為了保證整個電信網(wǎng)絡(luò)的正常運行、提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量和增強網(wǎng)絡(luò)功能,通信網(wǎng)必須采用高精度的時間同步技術(shù)。目前,我國的通信網(wǎng)采用的是4級時鐘(銫原子鐘、銣原子鐘、高穩(wěn)晶體鐘和普通晶體鐘)分級時間同步的方法。隨著電信技術(shù)的發(fā)展,通信網(wǎng)時間同步精度的要求越來越高。這種分級時間同步的方法已不能滿足要求。因此,我國的通信網(wǎng)迫切需要采用GPS北斗時間同步技術(shù)。GPS北斗時間同步技術(shù)的優(yōu)點:精度高、可靠性好、成本較低。
?、贕PS北斗時間同步技術(shù)在電力供電系統(tǒng)、鐵路運輸系統(tǒng)也有廣闊的應(yīng)用前景。
從以上的論述可以看出:GPS北斗衛(wèi)星信號是一種十分重要的全世界可共享的信息源,GPS北斗信息可以提供精確的定位、定時和校頻,GPS北斗時間同步技術(shù)在國際時間頻率的協(xié)調(diào)、新型時頻計量傳遞系統(tǒng)建立、數(shù)字通信系統(tǒng)、電力和供電系統(tǒng)、鐵路運輸系統(tǒng)以及許多其他領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景