北斗卫星授时方案简介1概述1.1北斗系统介绍“BD 一号”系统是我国自行研制和建立的一种区域卫星导航定位通信系统，又称：“双星 定位”系统或“BD 一号”系统主要是利用两颗地球同步卫星来测量地球表面和空中的各种用 户的位置，并同时兼有双向报文通信和定时授时的功能该系统集测量技术、定位技术、数 字通信和扩频技术为一体，是一种全天候的覆盖我国及周边国家和地区的区域性卫星导航、 定位、通信系统随着2003年5月25日“BD 一号”系统的第3颗卫星成功发射升空，将进 一步完善“BD 一号”系统工作的稳定性和可靠性1.2卫星授时对于一个进入信息社会的现代化大国，导航定位和授时系统是最重要、而且也是最关键 的国家基础设施之一现代武器实（试）验、战争需要它保障，智能化交通运输系统的建立和 数字化地球的实现需要它支持现代通信网和电力网建设也越来越增强了对精度时间和频率 的依赖从建立一个现代化国家的大系统工程总体考虑，导航定位和授时系统应该说是基础 的基础它对整体社会的支撑几乎是全方位的，星基导航和授时是未发展的必然趋势美国 投入巨资建成了全球定位系统（GPS）,俄罗斯也使自己的全球导航卫星系统（GLONASS） 投入了运行。
欧盟一些国家也正在联合开展伽利略（Galileo）卫星导航系统的研制为了 提高民用定位定时的性能和可靠性、安全性，利用这些卫星系统建立广域增强系统（Waas） 在美国、日本、欧洲和俄罗斯也在计划或研制之中北斗”无源授时型接收机仅接收“北斗”卫星信号，在注入用户当前的地理位置后便可以 实现精确的授时和守时该产品已经过信息产业部通信计量中心的鉴定测试，鉴定测试时应用铯钟作为时间基准，鉴定测试结果表明“其北斗无源授时型接收机在天线位置精度为10m 的条件下，经过23个小时的连续测试，输出的秒脉冲定时偏差小于22.54ns同时，该无 源授时型接收机已应用于几个单位的产品中，另外，无源授时型接收机也可以广泛的应用于 如：通信、电力、交通运输、港口管理、水力监控、海洋作业，海上缉私和抢险救灾等民用 部门和行业中2授时主要使用性能2.1授时设备组成和功能2.1.1授时设备的组成授时接收机系统由接收天线、射频处理单元、BD信息处理单元、授时信息融合处理单 元、I/接口单元、显示控制单元、电源模块等组成• 天线接收BD系统的卫星信号，并将射频信号前置放大后传送给射频处理单元• 射频处理单元将该信号进行放大、下变频、滤波等处理，送到BD信息处理单元。
• BD信息处理单元完成BD系统时间信息的提取• 授时信息融合处理单元进行信息融合处理，并产生统一的时间信息• 由I/O接口单元输出1pps和RS-232信号，显示控制单元完成必要的信息显示和 键盘输入及其它人机界面功能2.1.2授时设备的功能时间同步设备是专门针对电力系统精心设计、研制开发的一款高精度授时设备，可同时 接收GPS、北斗一代卫星导航系统、IRIG-B码及NTP时间网络服务器发送的时间信息作 为时间基准信号，产生并输出与UTC保持同步的IRIG-B码，1PPS/1PPM/1PPH脉冲码、串口时间报文、提供NTP/SNTP网络时间服务器功能为电力系统及自动化装置提供多种类 型的准确时间信息和同步信号2.1.3北斗授时设备关键特性：• 设备可同时接收GPS、北斗、B码多个参考时钟源输入，采用冗余结构，确保了 设备工作的高可靠性• 模块化设计，多种输出接口，输出路数多，使用灵活方便• 基于现代闭环控制理论和卡尔曼滤波算法的时钟控制算法，输出信号的同步精度高O• 基于自适应的智能学习算法，提供高精度守时时钟2.1.4北斗授时设备主要特点• 设备支持GPS、北斗、B码输入• 设备支持对输入基准时间信号的高精度的时延补偿设置。
• 设备能实时监测输入基准时间信号状态及性能• 多达 4 路独立 10/100Base-T NTP 输出接口，支持 NTPv2、NTPv3、NTPv4 及SNTPo• 设备采用模块化结构设计，输出信号类型丰富并可按照客户要求定制3北斗授时方案实现目前北斗授时设备为对计算机进行同授时的解决方案主要有两种，一种是采用NTP授 时服务器对计算机进行对时同步；二是采用在每个计算机中安装一个独立的PCI授时卡来 实现计算机的对时同步NTP授时的工作原理是首先由NTP服务器接收北斗二代/GPS卫星信号，然后解算出 相应的卫星时间，然后服务器内部运行NTP授时协议，根据网络用户的对时数据请求将本 地解算出的卫星时间以NTP数据包的形式发送给用户，最终实现网络授时同步NTP授时采用NTP客户端接收NTP服务器的时间，并对计算机内部时间进行校对 NTP以客户端和服务器方式进行通信NTP根据这两个数据包代的时间确定时间误差，并 通过一系列复杂的算法来消除网络传输的不确定性的影响支持网络协议：NTP v2, v3 & v4 (RFC1119& 1305)、SNTP Simple Network TimeProtocol(RFC2030 X MD5 Authentication ( RFC 1321*输出精度：局域网优于10ms，广域网优于100ms。
接口形式：采用标准10M/100M以太网接口，物理接口 RJ45采用NTP授时方式方案是，只需要根据授时客户端的数量的配置相应的授时服务器， 即可实现整个系统的众多客户端的授时同步，工程施工简单但是存在的问题是由于数据包 通过网络传输，授时精度虽然通过NTP协议进行了补偿，但是客户端接收到数据时仍然只 能保证到毫秒级别的授时精度3.2 PCI授时卡方案PCI授时卡的工作原理是由每个授时卡上板载的北斗二代/GPS卫星接收机接收卫星信 号，解算出卫星时间，然后通过PCI插槽对计算机进行授时同步的一种方式使用方式为：将授时卡安装在需要授时的计算机中，安装好板卡的驱动和响应的对时软 件，在外部架设好天线上电即可自动运行其主要特点是：具备即插即用功能；虚拟出一个标准的串行端口，可通过超级终端进行访问；提供微秒级的秒同步信号；采用PCI授时卡时，虽然消除了采用NTP授时时网络传输的误差，但是仍然受到计算 机操作系统任务调度的影响但是该方案的不足是需要给每台需要授时的计算机进行安装 PCI授时卡和架设卫星天线，工程施工相对难度较大，特别是对于有些不具备大量架设卫星 天线的环境具有明显的弱点。