全球导航卫星系统的授时原理与实现
30.精品—国家综合定位导航授时体系PNT之全球导航卫星系统(GNSS)
Tu Tu+tu
（接收机所测伪距的时间等效量）
Ts表示信号离开卫星时的系统时 Tu表示信号到达用户时的系统时 δt表示卫星时钟与系统时之间的误差，超前为正，滞后为负 tu表示用户时钟与系统时之间的误差 Ts+ δt表示信号离开卫星时的卫星时钟读数 Tu+tu表示信号到达用户时的用户接收机时钟读数 c表示光速
空间基准参考系 WGS 84 PZ-90 CGCS2000 GTRF
时间基准参考系 GPST
GLONASST BDT GST
5
全球卫星导航系统——信号体制
国际电信联盟ITU分配给卫星导航业务的 无线电频段： 1）L波段：
1164-1300MHz、1559-1610MHz； 2）ITU－C（Cn）波段：
卫星的位置(Xi ,Yi ,Zi)可在导航电文卫星星历中获得（时空基准参考源的时空信息）。 用户未知位置(Xu,Yu,Zu)，加上卫星时钟与接收机时钟之差δt，4个未知量。因而至少需要引 入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解。
4
全球卫星导航系统——时空基准参考系
GNSS GPS GLONASS BDS GALILEO
卫星n导航信号产生载荷
TSat_n_Nav_Mesg_1pps TSat_n_Carri_1pps TSat_n_PN_Code_1pps
16
全球卫星导航系统——导航信号产生
时钟同步
卫星间系统时钟同步，即卫星系统时间的一致性
Δt1_1pps=TSat_m_1pps-TSat_n_1pps
时钟同步
本地时钟与系统时钟间的溯源/同步关系
5010－5030MHz。
6
全球卫星导航系统——信号体制(GPS)
信号 L1C/A L1P(Y)
gnss授时原理
gnss授时原理GNSS（全球卫星导航系统）授时原理是指利用卫星导航系统提供的时间信息来同步接收机的本地时间，以保证精确定位和信号传输的可靠性。
GNSS授时技术与PNT（位置、导航和时间）技术密切相关，具有广泛的应用场景，例如：地球科学研究、大气、水文和地质灾害监测、交通运输和智慧城市等领域。
GNSS授时原理的实现涉及四个主要方面：卫星时间，传输延迟，接收器时钟偏移和时钟漂移。
首先，卫星提供的时间信息需要进行精确转换，以消除卫星和地球之间的时间差异和运动效应。
其次，信号在大气中传播需要考虑传输延迟，这取决于信号在不同的大气层中以不同的速度传播。
第三，接收机时钟偏移需要被校准，以保持与卫星提供的时间信息的一致性。
最后，时钟漂移需要被纠正，以防止由于时钟不稳定性引起的时间差异。
GNSS授时技术采用多颗卫星发射时间信号，在接收机接收到信号时，接收机会测量这些信号的到达时间差异，并计算出相对于这些卫星的本地时间。
这个过程涉及到神经网络、卡尔曼滤波器和其他高级算法，以保证授时的高精度和稳定性。
GNSS授时技术作为一种高精度时间同步方法，正广泛应用于航空、航天、交通运输、通信和科学研究等许多领域。
例如，在航空和航天应用中，GNSS授时技术可以实现高精度导航和位置测量；在交通运输领域，GNSS授时技术可以用于船舶、铁路和汽车的路径规划和车辆调度；在科学研究中，GNSS授时技术可以用于地球动力学、气象学和天文学等研究领域。
总之，GNSS授时技术是一种高精度、高可靠性的时间同步方法，广泛应用于各种领域。
随着技术的不断发展，GNSS授时技术将继续发挥重要的作用，并不断升级和完善，以满足不断增长的应用需求和技术挑战。
GPS全球定位系统原理及应用
GPS全球定位系统原理及应用一、简介GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，而其中文简称为“球位系”。
GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。
经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications)-简称GPS。
二、GPS发展历程1. GPS实施计划共分三个阶段第一阶段为方案论证和初步设计阶段。
从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。
研制了地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。
从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。
实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。
第三阶段为实用组网阶段。
1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。
1993年底实用的GPS 网即（21+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。
2.卫星导航的发展历史1957年十月四日，第一课人造卫星Sputink I（苏联）发射。
1959年，从卫星上发回第一张地球照片。
1960年，从“泰罗斯”与“云雨”气象卫星上获得全球云图。
1971年，美国“阿波罗”对月球表面进行航天摄影测量，且“水手号”对水星进行测绘作业。
目前，空间在轨卫星约为3000颗。
三、定位原理1.GPS构成：①空间部分GPS的空间部分是由21颗工作卫星组成,它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。
基于共视原理的卫星授时方法
基于共视原理的卫星授时方法共视原理是指当观测到一个事件发生时，如果另一个观察者和第一个观察者在同一时间同一地点观测到同一个事件，则第一个观察者可以用来校验时间。
基于共视原理的卫星授时方法是利用多颗卫星分布在不同位置上来实现时间同步的方法。
包括GPS(全球定位系统)和GLONASS(全球导航卫星系统)等。
在卫星授时方法中，卫星作为一个准精确的时钟源将时间信息广播到全球。
接收机通过接收到来自多颗卫星的信号，利用共视原理来测量信号的传播时间差异，从而估算出接收机的位置和时间。
卫星授时方法的主要原理是通过测量信号的传播时间来获得准确的时间信息。
卫星授时方法主要由以下几个步骤组成：1.卫星发射时钟信号：多颗卫星分布在不同位置上，每颗卫星都带有高精度的原子钟。
这些卫星会周期性地发射时钟信号，确保每个接收机都能接收到正确的时间信息。
2.接收机接收信号：接收机根据自身的位置和时间，接收到来自多颗卫星的信号。
3.信号传播时间测量：接收机利用信号传播时间差异来计算自身的位置和时间。
根据共视原理，如果接收机在同一时间观测到同一颗卫星的信号，那么可以假设这两个事件发生在同一地点，从而可以推算出接收机的位置和时间。
4.定位：通过接收多颗卫星的信号，接收机可以通过三角定位等方法计算出自身的位置。
5.时间校准：通过测量信号的传播时间，接收机可以校准自身的时间。
由于卫星发射信号的时钟非常精确，接收机可以利用这些信号来校准自身的时钟，从而得到准确的时间信息。
6.时间同步：通过不断接收来自卫星的信号并校正自身的时钟，接收机可以保持与卫星的时间同步。
这样，无论接收机所处的位置和时间如何变化，都可以获得准确的时间信息。
基于共视原理的卫星授时方法的优点是精度高、覆盖范围广，可以在全球范围内实现时间同步。
同时，卫星授时方法的另一个优点是无需建立专门的通信链路，只需要利用广播信号就可以完成时间授时，成本相对较低。
然而，基于共视原理的卫星授时方法也存在一些挑战。
gps授时原理
gps授时原理GPS授时原理。
GPS（Global Positioning System）是一种全球定位系统，它通过一组卫星以及地面控制站来提供全球范围内的定位、导航和时间服务。
其中，GPS授时原理是GPS系统中的一个重要组成部分，它对于各种应用领域都具有重要意义。
首先，GPS授时原理是基于卫星钟的精确性来实现的。
每颗GPS卫星都搭载有高精度的原子钟或者氢钟，这些钟具有非常高的稳定性和精确度。
通过接收来自多颗卫星的信号，并对这些信号的传播时间进行精确计算，接收设备可以确定自己的位置和精确的时间。
因此，GPS授时原理的基础是卫星钟的高精度。
其次，GPS授时原理还依赖于卫星信号的传播速度。
由于卫星与地面接收设备之间的距离是已知的，因此可以通过测量信号的传播时间来计算出接收设备与卫星的距离。
通过至少三颗卫星的信号，可以确定接收设备的三维位置。
而时间的精确性也是通过这些信号的传播时间来实现的。
因此，GPS授时原理还依赖于信号的传播速度。
此外，GPS授时原理还需要考虑相对论效应的影响。
由于卫星在太空中运行的速度非常快，同时受到地球引力的影响，相对论效应会对卫星钟的运行速度产生微小的影响。
因此，为了确保GPS系统的精确性，需要对这些相对论效应进行校正，以保证卫星钟的精确性。
总的来说，GPS授时原理是基于卫星钟的精确性、信号的传播速度以及相对论效应的校正来实现的。
这些原理共同确保了GPS系统提供的时间服务的精确性和可靠性。
在现代社会中，GPS授时原理已经被广泛应用于各种领域，包括通讯、金融、能源、交通等，为人们的生活和工作提供了便利和安全保障。
总之，GPS授时原理是GPS系统中的重要组成部分，它依赖于卫星钟的精确性、信号的传播速度以及相对论效应的校正来实现时间的精确授时。
这些原理的共同作用确保了GPS系统提供的时间服务的高精度和可靠性，为各种应用领域提供了重要的支持和保障。
gps原理及应用
GPS存在问题（一） GPS存在问题（一） 定位精度
GPS卫星定位因为受到美国军方的SA干扰政策的影 响，而且民用只能接收粗码C/A码，精度受到很大的限 制，目前的定位精度范围是20米左右。
GPS存在问题（二） GPS存在问题（二） 定位方式
GPS的卫星信号传输采用高频传播，不能穿透建筑 物，并且易受到太阳电磁爆的影响，一般GPS接收机必 须见到至少三颗星才可以定位（绝对定位或相对定 位），所以在高楼林立的地方或地下室不能接收到信 号，所以此时此地不能定位。
GPS在公安、 GPS在公安、交通系统中的应用 在公安
车辆GPS定位管理系统 定位管理系统 车辆 车辆GPS定位管理系统主要是由车载GPS自主定位， 结合无线通信系统对车辆进行调度管理和跟踪。已经 研制成功的如车辆全球定位报警系统，警用GPS指挥 系统等。分别用于城市 公共汽车调度管理，风景旅游 区车船报警与调度，海关、公安、海防等部门对车船 的调度与监控。 由于差分GPS设备能够实时地提供精确的位置、速度、 航向等信息，车载GPS差分设备还可以对车辆上的各 种传感器（如计程仪、车速仪、磁罗盘等）进行校准 工作。
GPS系统组成 GPS系统组成 ——空间星座 ——空间星座
全球定位系统的空间部分： 使用24颗高度约2.02万千米的 卫星组成卫星星座； 21+3(备用)颗卫星均为近圆形 轨道，运行周期约为11小时58 分； 均匀分布在六个轨道面上（每 轨道面四颗），轨道倾角为55 度；各个轨道平面之间相距60度，
GPS特点（二） GPS特点（二）
3）实时导航 实时导航： 实时导航 利用GPS定位时，在1s 内 可取得几次位置数据，这种 近乎实时的导航能力对于高 动态用户具有很大的意义。 4）抗干扰能力强、保密性好 ）抗干扰能力强、 GPS采用扩频技术和伪码 技术、用户不发射信号，导 航定位速度快，在战时不易 受到电子战的影响。
卫星授时原理
卫星授时原理随着现代科技的发展，人们对时间的精确度要求越来越高。
而卫星授时技术正是一种能够提供高精确度时间信息的技术。
卫星授时原理是利用卫星的特殊性质和地面接收站的接收能力，通过无线电波将时间信号传输给用户，从而实现精确的时间同步。
卫星授时原理的关键在于卫星的运行轨道和地面接收站的接收技术。
卫星在空间中运行，它的位置和速度是非常稳定的。
通过精确的测量和计算，可以得知卫星的运行轨道和位置信息。
而地面接收站则是用来接收卫星发射的时间信号的设备。
地面接收站的接收技术非常重要，它需要具备高灵敏度的接收器和精确的时钟来接收和处理卫星发射的信号。
卫星授时的原理主要包括两个方面，即卫星发射和地面接收。
卫星发射方面，卫星通过内置的高精度原子钟产生时间信号，并将信号通过无线电波发射出去。
卫星发射的信号经过空间传输后，到达地面接收站。
地面接收站方面，接收站利用高灵敏度的接收器接收到卫星发射的信号，并通过精确的时钟进行处理和分析。
最终，地面接收站可以得到卫星发射的时间信号，并将其转化为人们可以理解的形式，如数字显示或语音提示。
卫星授时原理的优点主要体现在精确度和全球覆盖性上。
由于卫星的稳定性和地面接收站的接收技术，卫星授时技术可以提供非常高的时间精确度，一般可以达到微秒级甚至更高的精度。
此外，由于卫星在空间中运行，其信号可以覆盖全球范围内的任何地方，因此卫星授时技术可以在全球范围内提供一致的时间信息，无论是在陆地上还是海洋上都可以获得准确的时间。
卫星授时技术的应用非常广泛。
首先，卫星授时技术是全球定位系统（GPS）的基础，GPS的定位和导航功能依赖于卫星发射的时间信号。
其次，卫星授时技术在金融交易、电信网络、电力系统等领域也有重要应用。
在金融交易中，精确的时间同步对于保证交易的公平和安全非常重要。
在电信网络中，卫星授时技术可以提供高精确度的时间同步，保障网络的正常运行和数据的准确传输。
在电力系统中，卫星授时技术可以用来同步电网中的各个节点，提高电网的稳定性和可靠性。
北斗授时设备原理及安装
北斗授时设备原理及安装
北斗授时设备的原理基于北斗导航卫星系统，通过接收卫星信号实现精准的时间同步。
该设备通过接收来自多颗北斗卫星的信号，经过处理后获取高精度的时间信息，并通过与GPS、GLONASS等系统对比，实现更高精度的时间同步。
北斗导航卫星上配有星载原子钟，以确保北斗授时系统有精确的时间源。
导航卫星将携带了精确标准时间信息及卫星位置信息的信号发播出去，接收机通过解算自己和卫星的钟差，就可以修正本地时间，完成授时。
对于动态移动中的用户，在完成授时的同时需要获得其位置信息。
安装北斗授时设备时，需要确保设备能够接收到足够的北斗卫星信号。
安装位置应尽可能开阔，无遮挡物，以避免信号被阻挡。
此外，还需要根据设备型号和规格进行安装，确保设备能够正常工作。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议访问中国卫星导航定位应用管理中心官网或咨询专业技术人员。
GPS授时系统
GPS授时系统设计摘要：使用GPS25一LVS OEM板(接收机)接收卫星信号，通过串口异步通信把数据传送给89C51单片机，单片机通过并口控制LED显示，从而实现GPS准确授时．同时，介绍了GPSOEM板输出的数据形式，并采用NMEA_0183格式中最常用的“$GPGGA”格式输出，由“$G —PGGA”数据输出格式可编写出相关的接收程序．关键词：GPS授时；0EM板；秒脉冲0 引言时间信号的准确与否，直接关系到人们的日常生活、工业生产和社会发展．人们对时间精度的要求也越来越高．天文测时所依赖的是地球自转，而地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间(世界时)精度只能达到910-．因此“原子钟”广10-，“原子钟”精度可达12泛运用到精密测量和日常生活、生产领域．GPS接收机授时系统是利用接收机接收卫星上的“原子钟”时间信号，然后把数据传输给单片机进行处理并显示出时间，由此可制作出GPS精密时钟．目前已有专门用于授时的授时型接收机，可以提供ns级的精确时间，但由于其价格昂贵，多数用户难以接受，因此无法普及．本文采用具有定时功能的GPS 0EM板的串口输出的协调世界时进行授时，可提供经济、实用、准确的公众时间，避免了因时钟不准确给生活、生产带来的不便．．0.1 GPS系统简介1973年12 月，美国国防部组织陆海空三军联合研制新一代的卫星导航系统：“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”，意为“卫星测时测距导航全球定位系统”，简称 GPS。
原系美国国防部军事系统中的一个组成部分，现已广泛应用于航海、航天、测量、通信、导航、智能交通等诸多领域。
它是新一代精密卫星定位系统，是现代科学技术迅速发展的结晶。
GPS 是一种全球性、全天候的卫星无线电导航系统，可连续、实时地为无限多用户提供。
由于 GPS 定位技术具有精度高、速度快、成本低的显著优点，因而己成为目前世界上应用范围最广、实用性最强的全球精密授时、测距和导航定位系统。
RTK技术原理及应用
➢ 适用情况：对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了解，能 建立理论或经验公式
➢ 所针对的误差源 • 相对论效应
改 正 后 的 观 测 值 = 原 始 观 测 值 + 模 型 改 正
• 电离层延迟
• 对流层延迟
• 卫星钟差
➢ 限制：有些误差难以模型化
消除或消弱各种误差影响的方法②
求差法
➢ 原理：通过观测值间一定方式的相互求差，消去或消弱求差观 测值中所包含的相同或相似的误差影响
3.4 RTK作业误差
与卫星有关 与传播路径有关 与接收机有关 与观测环境有关
3.5 多基站RTK
流动站处理方式 ➢单站处理
• 根据信号强度或距离选择基准站进行常规RTK作业 • 在某基准站出问题的情况下进行切换。 • 本质上是常规RTK。 • 要求流动站通信设备具备自动扫频功能。
的位置、速度和时间。还可显示一些附加数据，如到航路点 的距离和航向或提供图示。
GPS控制网
国家测绘局
1.2 GNSS定位的基本原理(1)
绝对定位
1.2 GNSS定位的基本原理(2)
需解决的两个关键问题 ➢如何确定卫星的位置 ➢如何测量出站星距离
1.3 GPS卫星信号的组成和观测值类型(1)
GPS卫星信号的组成部分 ➢ 载波（Carrier）
1.5 GNSS误差源的分类
➢ 与卫星有关的误差
卫星轨道误差 卫星钟差 相对论效应
➢ 与传播途径有关的误差
电离层延迟 对流层延迟 多路径效应
➢ 与接收设备有关的误差
接收机天线相位中心的偏移和变化 接收机钟差 接收机内部噪声
消除或消弱各种误差影响的方法①
模型改正法
➢ 原理：利用模型计算出误差影响的大小，直接对观测值进行修 正
卫星定位导航系统原理及应用串讲课件
39
GPS卫星信号结构---载波
作用
搭载其它调制信号 测距
L1
19.03c m
测定多普勒频移
L2
类型
24.42c m
目前
L1 – 频率： 154f0 = 1575.43MHz；波长：19.03cm L2 – 频率： 120f0 = 1227.60MHz；波长：24.42cm
4
GPS系统的特点
第三，实时定位
利用GPS导航，可以实时地确定运动目 标的三维位置和速度，由此既可保障运动载 体沿预定航线运行，也可实时监测和修正航 行路线，选择最佳航线。
5
美国政府的GPS政策
美国政府在GPS设计中计划提供两种服务: 一种为精密定位服务（PPS），利用P码进行定位，只提
供给本国及其盟国的军方和得到特许的民间用户使用， 估计其定位精度为10m。 另一种为标准定位服务(SPS)，利用C/A码定位，提供给 民间用户使用。由于C/A码作为捕获P码之前的前导码， 是一种粗捕获的明码，因此估计SPS的定位精度约为 400m。
x=F1(B，L) y=F2(B，L) 由于椭球面是一个曲面，我们不可能把它铺展成 一个平面而不产生某种褶皱和破裂，也就是不可 能把整个椭球面或其一部分曲面毫无变形地表示 在一个平面上，因此无论对投影函数F1和F2选得 如何妥当，总是不可避免地产生变形。
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地图投影的分类
按其变形性质分： 等角投影：投影后，地图上任意两相交短线之间的夹角 保持不变。 等面积投影：投影后，地图上面积大小保持正确的比例 关系。 等距投影：投影后，地图上从某一中心点到其它点的距 离保持不变。 方位投影：投影后，地图上表示的任一点到某一中心点 的方位角保持不变。
北斗授时系统原理
北斗授时系统原理北斗授时系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，它的授时功能是北斗系统的基本功能之一。
北斗授时系统的原理是利用卫星导航定位和钟差传播原理，通过北斗卫星提供的授时信号进行时间同步。
北斗授时系统利用了北斗卫星的导航定位信号，该信号由各个卫星以无线电波的形式广播到空中，并通过接收器接收到地面接收机。
接收机将接收到的导航定位信号进行处理，计算出接收机与卫星之间的距离差，并结合卫星的位置信息，通过三角定位原理计算出接收机的位置坐标。
在北斗授时系统中，授时信号是通过卫星导航信号广播到接收器的。
卫星上搭载高精度原子钟，它的稳定性和准确性能够满足时间同步的需求。
卫星将原子钟的时间信息以与导航定位信号相分离的方式进行广播。
接收器接收到授时信号后，将其与接收到的导航定位信号进行对比，计算出信号传播的时间差，从而得到接收机当前的时间。
授时信号的传播过程受到大气等环境因素的影响，因此需要进行误差校正。
北斗授时系统中，采用了差分授时的方法进行误差校正。
差分授时是以参考站的时间为准，通过与参考站的比对来校正接收机的时间。
参考站位于已知位置，并且配备有高精度的原子钟，可以提供准确的时间信息。
接收器与参考站进行通信，将接收到的授时信号与参考站的时间进行比对，计算出二者之间的时间差，并通过校正算法对接收器的时间进行校正。
通过北斗授时系统，可以实现广域的时间同步功能。
北斗卫星以多颗星座布局在不同的轨道上，覆盖范围广阔，可以提供全球性的北斗导航服务。
授时信号的广播范围与导航信号保持一致，因此可以实现全球范围内的时间同步。
北斗授时系统具有高精度、高稳定性的特点，可以满足各种领域的时间同步需求。
总之，北斗授时系统是利用北斗卫星导航定位信号和授时信号进行时间同步的系统。
它通过卫星导航定位信号计算接收机的位置，利用授时信号与参考站的时间进行差分校正，实现时间同步功能。
北斗授时系统具有全球覆盖范围和高精度的特点，可以应用于多个领域，满足各种时间同步需求。
卫星导航授予时原理
卫星导航授予时原理最近在研究卫星导航授时原理，发现了一些有趣的原理，今天就来和大家聊聊。
咱们先从生活中的一个小现象说起。
你看，咱们平时去参加一个大型活动，比如说一场马拉松比赛，那组织者要确定一个准确的开始时间，怎么弄呢？一般会有一个官方的时钟，所有选手的表都要跟这个时钟对一对，这样才能保证大家在同一时间起跑。
卫星导航授时其实也有点像这个原理呢。
简单来讲，卫星导航系统就像是一个天空中的超级时钟。
卫星持续不断地向外发送带有时间信息的信号。
就像播音员在不断地报时一样。
就拿北斗卫星导航系统来说吧，这里面卫星上搭载了特别精准的原子钟。
原子钟这东西可超级精准的，能达到极高的计时精度。
这就好比一个世界上最守时的人在太空中给地球发信号告诉大家准确时间。
我们在地面上的接收设备，像汽车导航、手机上的定位模块等，接收到这些卫星信号后，通过计算信号传输的时间差，就可以得出准确的时间。
打个比方，如果卫星在12点整发送信号，信号以光速传播，假设我们的接收设备距离卫星一定距离，信号经过一小段时间到达我们设备时，我们设备根据这个时间差和已知的信号发出时间，就能算出自己现在的时间。
这其中还涉及到各种复杂的校正算法，但是大致的逻辑就是这样的。
老实说，我一开始也不明白为什么要这么复杂，但是深入学习了解之后发现如果不考虑这些校正，受多种因素影响误差就会很大。
说到这里，你可能会问，在高楼大厦很多的城市里面会不会影响这个授时的准确性呢？这就要说到卫星信号在传播过程中的干扰因素了。
就像在嘈杂的市场中听广播一样，有许多建筑或者其他电磁源会干扰卫星信号。
卫星导航系统在设计的时候就考虑到了这些情况，会通过一些技术手段尽量减少干扰带来的误差。
卫星导航授时在实际生活中有非常多的用处。
大家都知道金融交易吧，特别是在股票市场这种对时间要求极高的交易里。
哪怕是短短的一秒误差，如果交易双方的时钟不同步，可能就会引发大问题。
正是卫星导航授时让金融机构能够同步自己的时间系统，确保交易在准确的时间进行。
GPS全球定位系统原理与应用解析
第三代卫星尚在设计中，以取代第二代卫 星，改善全球定位系统。其特点是：可对自己 进行自主导航；每颗卫星将使用星载处理器， 计算导航参数的修正值，改善导航精度，增强 自主能力和生存能力。椐报道，该卫星在没有 与地面联系的情况下可以工作6个月，而其精 度可与有地面控制时的精度相当。
Block Ⅰ卫星
为使GPS具有高精度连续实时三维导航和定 位能力，以及良好的抗干扰性能，在设计上采 取了若干改善措施。
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GPS系统的特点
全球性连续覆盖，全天候工作 定位精度高 观测时间短 测站间无需通视 可提供三维坐标 操作简便 功能多，用途广
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GPS定位系统的组成
GPS定位技术是利用高空中的GPS卫星，向 地面发射L波段的载频无线电测距信号，由地 面上用户接收机实时地连续接收，并计算出接 收机天线所在的位置。因此，GPS定位系统是 由以下三个部分组成： （1）GPS卫星星座（空间部分） （2）地面监控系统（地面控制部分） （3）GPS信号接收机（用户设备部分）
双频接收机
双频接收机可以同时接收Ｌ１，Ｌ２载波信 号。利用双频对电离层延迟的不一样，可以消除 电离层对电磁波信号延迟的影响，因此双频接收 机可用于长达几千公里的精密定位。
按接收机通道数分类：
GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号， 为了分离接收到的不同卫星的信号，以实现对卫 星信号的跟踪、处理和量测，具有这样功能的器 件称为天线信号通道。根据接收机所具有的通道 种类可分为：
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卫星定位技术发展的回顾
为满足军事和民用对连续实时和三维导航 的迫切要求，1973年美国国防部开始组织陆海 空三军，共同研究建立新一代卫星导航系统的 计划，这就是目前所称的“导航卫星授时测距/ 全球定位系统”（Navigation Satellite Timing and ranging / Global Positioning System）简称全球定位系统（GPS）。
gnss rtk授时方法
gnss rtk授时方法标题：GNSS RTK授时方法：精准定位与时间同步的利器在全球导航卫星系统（GNSS）的技术应用中，实时动态差分技术（RTK）因其高精度定位能力而备受关注。
而GNSS RTK授时方法，更是为各类精密工程、科学研究等领域提供了精准的时间同步保障。
本文将详细解析GNSS RTK 授时方法的原理与实施步骤。
一、GNSS RTK技术概述GNSS（Global Navigation Satellite System）是全球导航卫星系统的简称，包括我们熟知的GPS、GLONASS、Galileo、Beidou等系统。
RTK （Real-Time Kinematic）实时动态差分技术，是一种在实时条件下，通过基准站和移动站之间的差分数据，实现厘米级定位精度的技术。
二、GNSS RTK授时原理GNSS RTK授时方法基于卫星信号的传输时间来确定时间。
其原理是利用GNSS接收机同时接收多颗卫星的信号，通过计算卫星信号传播时间，结合卫星轨道参数、大气延迟等修正因素，从而获得精确的时间信息。
1.接收卫星信号：GNSS接收机同时接收多颗卫星发射的信号，获取卫星的伪距、载波相位等观测量。
2.计算卫星信号传播时间：根据接收到的观测量，计算卫星信号从发射到接收的传播时间。
3.修正时间误差：通过基准站提供的高精度差分数据，对卫星信号传播时间进行修正，消除大气延迟、多路径效应等误差。
4.确定精确时间：将修正后的卫星信号传播时间转换为标准时间，实现时间同步。
三、GNSS RTK授时实施步骤1.建立基准站：在已知精确坐标的点设立基准站，实时接收卫星信号，并通过数据链路将差分数据发送给移动站。
2.设置移动站：移动站接收基准站发送的差分数据，结合自身接收到的卫星信号，进行实时动态差分计算。
3.时间同步：移动站利用差分计算结果，对接收到的卫星信号传播时间进行修正，从而获得精确时间。
4.输出授时结果：将授时结果输出给需要时间同步的设备或系统。
GNSS授时技术在测绘中的应用与优势分析
GNSS授时技术在测绘中的应用与优势分析GNSS（全球导航卫星系统）授时技术在测绘领域中的应用与优势分析导引：随着科技的快速发展，全球导航卫星系统（GNSS）授时技术在各个领域的应用日益广泛。
其中，在测绘领域中，GNSS授时技术发挥着重要作用。
本文将对GNSS授时技术在测绘中的应用与优势进行分析，并探讨其对测绘工作带来的影响。
一、GNSS授时技术简介GNSS授时技术是通过计算导航卫星系统（如GPS、GLONASS等）的信号传播时间，并结合接收设备的系统误差，从而获得高精度的时间信息。
GNSS授时技术不仅可以提供高精度的时间数据，还能与测绘仪器实现无线通信，为测量工作提供准确的时间参考。
二、GNSS授时技术在测绘中的应用1. 定位测量：GNSS授时技术可通过接收多颗导航卫星的信号，实现高精度的三维定位。
在测绘工作中，通过GNSS授时技术可以获取目标点的准确坐标信息，为地图制作和土地测量提供基础支持。
2. 成图测量：借助GNSS授时技术，可以实现全球范围内的成图测量，提高地图的精度和覆盖范围。
同时，GNSS授时技术的实时性和高精度，使得成图测量更加准确和高效。
3. 监测与变形分析：利用GNSS授时技术，可以对建筑物、桥梁等结构进行实时监测，判断其是否存在变形和位移。
这种技术在城市规划、工程建设等领域中具有重要意义，可以及时发现和修复潜在的安全隐患。
4. 地球动力学研究：GNSS授时技术可以用于测量和监测地球的运动情况，如地壳运动、板块漂移等。
通过对这些数据的分析，可以更好地理解地球的演化过程和自然灾害的发生机制，为地质灾害的预测和防控提供科学依据。
三、GNSS授时技术在测绘中的优势1. 高精度与实时性：GNSS授时技术可以提供亚米级甚至厘米级的定位精度，并能够实时获取时间信息。
这种高精度和实时性在测绘工作中非常重要，可以大幅提高测量和制图的准确性。
2. 全球覆盖：GNSS授时技术几乎能够覆盖全球范围，不受地理位置的限制。
gps授时原理
gps授时原理
GPS授时原理是指利用全球定位系统中的卫星信号进行时间同步，从而提高各种现代技术的准确性和可靠性。
全球定位系统（GPS）由美
国政府开发，是一套全球性的卫星导航系统，被广泛应用于国防、民用、交通运输等领域。
GPS授时原理的实现需要以下步骤：
1、GPS系统向地球上的各个接收器发射信号
GPS系统由一组卫星和地面设备组成，卫星发射的信号包括时间
信息和卫星位置信息。
接收器接收到这些信号后，可以确定自己的位
置和时间。
2、接收器接收到信号并计算时间同步
接收器接收到卫星发射的信号后，会计算在信号传输的过程中所
花费的时间（即信号传播时间）。
通过比较不同卫星发射的信号的到
达时间差异，可确定接收器的位置和时间。
此方法也称为“多晶体振
荡器技术”。
3、时钟数据库存储时间信息
GPS系统通过附带时间信息的信号向接收器发送时钟数据库，它
包含大量的时间信息，可帮助接收器进行更准确的时间同步。
4、时间同步应用于各种现代技术
GPS授时原理可以应用于各种现代技术，如互联网、移动通信、
卫星导航、航空航天和测绘等领域。
时钟同步对现代技术的准确性和
可靠性至关重要，特别是在需要多个设备协同运行的场合，如交通管
理和金融交易等。
总之，GPS授时原理通过利用全球定位系统中的卫星信号进行时
间同步，提高了各种现代技术的准确性和可靠性。
在各种应用领域中，时钟同步至关重要，因为它可以减少误差和提高效率，从而提高工作
质量和生产效率。
全球卫星导航系统原理与应用
GPS导航系统原理及应用一、概述全球卫星导航系统是指具有全球导航定位能力的卫星定位导航系统（Global Navigation Satellite System），简称为GNSS。
目前已有的卫星导航系统包括美国的全球卫星定位系统（GPS）、俄罗斯的全球卫星导航系统（GLONASS）、正在发展研究的有欧盟的GALILEO 系统、中国北斗卫星导航广域增强系统等。
全球定位系统（GPS）是众多卫星导航系统之一，GPS（Global Positioning System）是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。
经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好的抗干扰性和保密性。
GPS主要利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。
至今，GPS技术在大地测量、工程测量、航空摄影测量、海洋测量、城市测量等测绘领域得到了广泛的应用，在物探测量工作中广泛普及及应用。
对于物理点的放样已经不再仅仅是采用测角和量距，而是借助GPS导航卫星信号来确定地面点的准确位置。
随着GLONASS系统、GALILEO系统以及中国的北斗系统逐步组网运营，综合各大导航系统的多星系统接收机逐步替代了先前的GPS定位的单一系统，其作业效率、定位精度、定位的稳定性与可靠性都得到了大幅度的改善。
1957年10月4日，前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星后，人们就开始利用卫星进行定位和导航的研究，人类的空间科学技术研究和应用跨入了一个崭新的时代，世界各国争相利用二、卫星定位技术的发展人造地球卫星为军事、经济和科学文化服务。
同时，卫星定位技术在大地测量学的应用也取得了惊人的发展，迅速跨入了一个崭新的时代。
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本科毕业设计题全球导航卫星系统的授时原理与实现目****：***专业：电子信息工程（本一）****：***完成日期：2015年5月29日原创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究成果。
除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。
参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
签名：日期：本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。
（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名：指导教师签名：日期：摘要时间是个基本物理量，是四维时空中的第四维。
随着电子信息时代的到来，各行各业都依赖高精度标准时间，因此获得高精度的时间就显得极为重要。
授时是指确定、保持某种时间尺度，并通过有线或者无线的方式将代表这种尺度的标准时间信息发送或者转发给用户的一系列过程。
授时的方法有很多，但是在各种授时方法中，卫星授时由于覆盖范围广、精度高、全天候和通用性强等诸多优点而得到广泛应用。
本文对导航卫星授时的原理与实现进行研究。
首先简要介绍了国内外导航卫星系统的发展状况和时间参考标准，然后在此基础上研究了导航卫星系统的定位与授时原理，接着分析了授时过程中的主要误差来源，最后采用TD3020T模块等软硬件实现了基于北斗二代卫星的微秒级授时系统。
关键词：卫星授时；导航卫星系统；TD3020TABSTRACTTime is a basic physical quantity, and it is the fourth dimension in four-dimensional space-time. With the arrival of the age of electronic information, all industries dependent on high accuracy standard time, so obtaining high accuracy time is very important. Timing is the process of determining and maintaining a certain time standard, and sending or forwarding it to the user through wired or wireless means which represent the standard time information. There are many ways to timing, but satellite timing is widely used because of having wide coverage, high precision, all-weather versatility and many other advantages in all kinds of timing methods.The principle of satellite timing and implementation are researched in this paper. Firstly, this paper briefly introduces the current development status of domestic and foreign navigation satellite systems and time reference standard; secondly, with the above base, the principles of positioning and timing of navigation satellite system are researched; thirdly, we analyze the main error sources in the process of satellite timing; finally, a microsecond grade satellite timing system based on Baidou second-generation using TD3020T module and other software and hardware was achieved.Keywords:Satellite timing, Navigation satellite system, TD3020T目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1 课题背景及研究意义 (1)1.2 授时技术的发展现状 (1)1.3 论文结构与内容 (3)第二章导航卫星系统与时间标准 (4)2.1 全球导航卫星系统概述 (4)2.1.1 全球定位系统GPS (4)2.1.2 北斗导航卫星系统 (5)2.1.3 其它导航卫星系统 (6)2.2 时间标准与时间参考系 (7)2.2.1 时间与频率 (7)2.2.2 时间参考系 (8)2.2.3 时间同步技术 (9)第三章卫星授时原理 (11)3.1 卫星授时简介 (11)3.2 伪距测量定位与授时 (11)3.3 直发式授时 (13)3.4 转发式授时 (13)3.5 卫星授时的误差分析 (15)3.5.1 卫星相关误差 (15)3.5.2 信号传播延迟 (15)3.5.3 接收机内部误差 (16)第四章卫星授时系统的实现 (17)4.1 TD3020T模块简介 (17)4.2 基于北斗二代的卫星授时系统实现 (19)5.1 论文总结 (24)5.2 课题展望 (24)参考文献 (25)致谢 (26)第一章绪论1.1 课题背景及研究意义时间作为基本物理量，其标准和计量精度在全部物理量中是要求最高的。
在人们日常生活、科学实验、工程技术、国防安全、金融证券等领域都有着关键性的作用。
时间是四维时空(x, y, z, t)中的第四维(t)，卫星定位是获取空间坐标(x, y, z)信息。
而授时是获取时间坐标(t)信息，将时间信息以有线或者无线方式从时间源转发给用户的过程。
合格的导航卫星系统应当是个高精度星基四维(x, y, z, t)信息源，必须要既能提供定位服务，又能提供授时服务，才能满足人类对其的需要。
授时在通信、航天、导航、金融等方便发挥着非常重要的作用[1]。
时间不仅与人们日常生活密切相关，而且还是科学研究和工程技术中极其重要的基本物理量，为系统定性定量研究提供了不可或缺的基于时间的坐标。
当今信息时代，对标准时间的精确度要求是非常之高的。
人们把利用无线电波发播标准时间信号的工作称为授时，其目的就是为别的设备或系统提供标准时间信息[2]。
从古至今人们在不断地探索获取时间的新方法，随着各国对授时技术的不断研究，授时精度也越来越高，卫星授时技术由于其众多的优点成为研究的热点。
信息社会对高精度标准时间的要求十分迫切，时间精度要求达到纳秒级甚至更小，随着信息技术的快速发展，时间计量的精度也不断提高。
而精确定时技术的实现需要授时原理来支撑，所以研究授时技术是刻不容缓的大事。
授时技术是科学研究和工程实践中发展起来的新技术，在各领域中的应用越来越广泛。
卫星授时技术的出现，使大面积的用户获得高精度标准时间信息成为现实。
卫星授时具有覆盖范围广、开放性强还可为移动用户服务等特点[3]，正是由于这些优点，卫星授时成为目前最常用的授时方式之一。
本论文主要对全球导航卫星系统授时原理进行了研究，并以仿真实验来实现。
1.2 授时技术的发展现状时间一直是个神秘的概念，随着历史的发展和科学技术的进步，人类对时间的认识逐步深入，计时的手段越来越多样，对时间精度的要求越来越苛刻。
在历史各个时期，人们利用当时所能达到的最高技术进行授时。
古时候的人们“日出而作日落而息”，时间精度只达到“日”这个级别，后来发明了日晷、沙漏等计时设备，使得时间测量精度有所提高。
图1.1粗略给出不同历史时期的授时方法及授时精度。
图1.1 授时方法的发展21世纪是信息时代，人们对时间的精度和实时性要求非常之高。
无线电技术的出现，为授时方法的发展带来了划时代的变化，许多信息传播手段都可以用来进行授时。
现今授时方式多种多样，授时精度高低不一，总的说来可大致分为陆基和星基两大类，陆基授时系统的发射站位于地面，一般覆盖范围小，精度在1ms～1μs，比如网络授时。
星基授时主要是基于导航卫星系统的卫星授时，这种授时方法覆盖范围广，实现精度较高。
目前，主要有这几种授时方法：一是传统授时方式，现在已经很少用了，比如打更报时；二是利用通信通道，比如用于互联网时间同步的网络时间协议(NTP, Network Time Protocol)；三是利用卫星授时，这是一种很优秀的被广泛使用的授时方式，不仅精度高而且可以实现全球范围内的精确授时[4]。
目前世界上有几套导航卫星系统可供选择，如美国的全球定位系统GPS，俄罗斯的全球导航系统GLONASS，欧盟的伽利略导航卫星系统Galileo，以及我国自行研制的北斗导航卫星系统[5]。
自1957年首颗人造卫星成功发射以来，人类便想用卫星来授时。
20世纪末，随着GPS、“北斗”、GLONASS卫星系统的建成，这些卫星系统不仅实现了导航定位功能，而且迎来了卫星授时的新时代[6]。
卫星授时技术是新型的授时技术，信号能够全方位大面积的覆盖，精确度比其它授时方法高，导航电文信息丰富，经过多年的发展市场应用已经成熟，再加上我国北斗导航系统的加入，应用前景一片明朗。
因此，卫星授时技术成为最受欢迎的时间同步手段。
1.3 论文结构与内容本篇论文对卫星授时进行了初步的研究和实验。
课题的设计要求是：研究卫星授时原理，最终通过TD3020T模块等软硬件实现基于北斗二代的卫星授时系统。
本文正文部分分为五章，各章的主要内容如下：第一章为绪论，首先介绍了论文的课题背景及其研究意义，接着概述了授时技术的发展现状，最后介绍了本文的内容结构安排。
第二章对目前比较常用的导航卫星系统做了简要的介绍，然后对时间参考标准进行了概述。
第三章对卫星授时的原理进行了比较基础的阐述。
第四章采用TD3020T模块等软硬件实现了基于北斗二代的卫星授时系统。
第五章为总结与展望。
对所做的研究工作进行了总结，并且对卫星授时的未来发展前景进行了展望。
第二章导航卫星系统与时间标准2.1 全球导航卫星系统概述导航卫星系统作为拓展人类实践、促进社会发展的空间基础设施之一，基本作用是向各类用户和平台提供实时、准确、连续的位置、速度和时间信息[7]。