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1、郑州大学毕业设计（论文）题目： 基于北斗卫星导航系统的时频技术的研究 指导教师： 职称：高级工程师学生姓名： 学号： 专 业： 电子信息工程 院（系）： 信息工程学院 完成时间： 2015.5.20 2015年 5月 20日基于北斗卫星导航系统的时频技术的研究摘要：本文以北斗卫星导航系统的时间频率为对象，首先简单介绍了卫星导航系统的发展现状和时间频率的研究意义，时间频率是目前基本单位中测量精度最高的，同时也是很多其他物理量进行测量时的基础，因而高精度的时频有助于各种物理量的精密测量，对科学技术的方方面面，对社会生产的各行各业，都有着重大的积极意义。然后列举概括了几种常用的时间标准，例如国际原子
2、时和协调世界时以及北斗时。简要阐述卫星授时常用原理。然后着重分析了北斗导航系统的时间同步技术，分析了GPS共视法和北斗共视法，再介绍分析了双向卫星时间频率传递的工作过程。分析研究了北斗卫星RDSS和RNSS单向授时法，以及北斗卫星双向授时法，分析了各授时法的工作过程和具体测算方法。关键词：协调世界时；北斗时；时间同步；卫星授时。Abstact：In this paper, time and frequency of BeiDou Navigation Satellite System（BDS）is researched as an object, first, I briefly introd
3、uce the development of satellite navigation systems and significance of researching time and frequency. Time and frequency has the highest accuracy in all basic units at present, and is the basis for many other physical measurements, so high-precision time and frequency is contribution to accurate m
4、easure various physical quantities.For all aspects of science and technology, and for social production and each industry, it has great positive significance.Then I summarized list several common time standard,and briefly describe common principle of satellites granting time for example Internationa
5、l Atomic Time, Coordinated Universal Time and BeiDou time. Then I analyze the time synchronization technology of BDS,and analyze the GPS common-view method and BDS common-view method, and then introduces and analyze the working process of two-way satellite time and frequency transmission. Then I res
6、earch BDS RDSS and RNSS unidirectional granting timing method and two-way granting timing method, then analyze the working process of each method and analysis of specific calculation method.Key Words：UTC;BDT; time synchronization；satellites granting time.目录第1章 绪论 11.1卫星导航系统的国外现状 11.2卫星导航系统的国内现状 11.3
7、时间频率的研究意义 2第2章 时间标准和卫星授时 32.1时间标准 32.1.1天文时 32.1.2国际原子时 32.1.3协调世界时 32.1.4北斗时 42.2卫星授时 4第3章 北斗导航的时间同步技术 63.1时间同步 53.2GPS共视法 53.3北斗共视法 73.4双向卫星时间频率传递 8第4章 北斗卫星授时原理 104.1北斗卫星的RDSS单向授时 104.2北斗卫星的RNSS单向授时 114.3北斗卫星双向授时 12第5章 北斗时频技术的应用 14第6章 总结 16致谢17参考文献18第1章 绪论1.1卫星导航系统的国外现状卫星导航系统的研发建立以及原子时钟的研发制造，体现了一个
8、国家的科学技术水平和综合国力。美国、欧盟、俄罗斯、日本等国家在开发和升级卫星导航定位系统时，亦不忘积极研发更先进的原子时钟和时频。随着全球导航定位需求的日益增加，各国纷纷利用最新技术研发具有更高精确度和稳定性的新型星载原子钟和时频技术，从而提高现有卫星导航系统的性能，或是用作开发建立新型卫星导航系统。目前，世界上主要的卫星导航系统有美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、欧洲的伽利略卫星导航系统（Galileo）以及我国的北斗卫星导航系统（BDS），此外，日本印度也积极参与到卫星导航系统的研发建立中，日本正在建立准天顶卫星导航系统（QZSS），印度则在建立
9、印度区域卫星导航系统（IRNSS）。此外，国家授时中心（NTSC）以及德国的物理技术研究院（PTB）等机构都在对导航卫星和同步授时系统相关领域进行研究，期望提高时频信号的生成和保持技术，以及提高卫星导航中的时间同步技术。美国的GPS全球定位系统是早在1980年就已经正式建立，是世界上最早建立的卫星导航系统，同时也是目前世界上最成熟稳定的卫星导航系统，对GPS系统相关技术的分析，有助于时频技术的研究，同时对我国北斗卫星导航系统的建设完善有重大参考价值。1.2卫星导航系统的国内现状卫星导航系统为军事和民用的各个专业领域提供了重大作用，对人类的生产生活方式产生了积极的影响，为了满足日益增长的生产生活
10、需要，以及相关科学技术的长远发展，打破美国GPS全球定位系统的垄断地位，2000年，我国建成北斗卫星导航实验系统。2012年12月，北斗卫星导航系统建设完成，正式开始提供区域服务，为我国以及周边国家和地区提供定位、导航和授时服务。另外，根据系统建设的整体规划，将在2020年建设成覆盖全球的北斗卫星导航系统。全球卫星导航系统实际上是一种时间同步系统，时间频率的产生和保持影响到整个授时系统的精确度，高精度的星载原子时钟是整个系统的核心设备。稳定、可靠、精确的北斗时间频率系统，是我国国民经济发展、国防建设和国家安全的重要设施。1.3时间频率的研究意义时间是目前国际通用的七大基本物理量之一，和质量、电
11、流或发光强度等其他几个物理量相比，时间具备一些独特的性质，时间无法被直接感知，但却的确是客观存在的，并且无时无刻不在变化着。频率是单位时间内周期性运动重复完成的次数，一般记作f，周期和频率是一对倒数，由此，时间和频率是密不可分的，通常被一起称为时间频率，简称时频。时间频率是目前基本单位中测量精度最高的，同时也是很多其他物理量进行测量时的基础，因而高精度的时频有助于各种物理量的精密测量，对科学技术的方方面面，对社会生产的各行各业，都有着重大的积极意义。美国GPS全球定位系统建立后，全世界普遍采用GPS授时产品，GPS导航定位及其授时产品在我国也具有一定的市场规模，广泛应用与各行各业，我国面临着潜
12、在的安全隐患。随着我国生产技术的发展，我国自主研发了北斗卫星导航系统，其具有的北斗授时系统已经在国家生产建设中扮演起重要角色。对时频技术的研究，有助于了解各国同类卫星导航系统的工作原理，有助于北斗卫星导航系统及其授时系统的进一步完善和性能的提高。第2章 时间标准和卫星授时2.1时间标准一个稳定、可靠精确的时间基准，是卫星导航系统建立和运行的技术基础，同时一些新式服务也需要统一的时间标准，如卫星的导航、定位和授时，现代无线通信服务，银行和股票证券的运行，还有航空航天活动等等。本论文将简单介绍几种时间标准系统。2.1.1天文时通过观测日月星辰等天体的周期性运动为所获得的时间标准统称为天文时，根据不
13、同的定义方法，又有恒星时、平太阳时、真太阳时、地方时、历书时和世界时（UT）等。其中，世界时既是我们平常所称的格林尼治时间，格林尼治是英国格林尼治天文台的所在地，地理学中0度经线又称本初子午线恰巧经过此地，由本初子午线的平子夜起算的平太阳时既是世界时。将世界时进行极移修正得到UT1，再将UT1按地球自转修正得到UT2。2.1.2国际原子时原子频率标准是将原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的频率作为频率标准，以原子频率标准为基本的时间测定系统称为原子时（AT）。在1967年10月召开的第13届国际计量大会上，大会决议将原子时的1秒定义为：位于海平面上的零磁场中的铯原子CS133基态的两个超精细能级之间跃迁辐射振荡9192631770周所需要的时间。相比于其他的时间标准系统，原子时更稳定可靠精确，于是，1971年国际计量大会上，国际权度
