全球导航卫星系统的授时原理与实现

本科毕业设计题

全球导航卫星系统的授时原理与实现目

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专业：电子信息工程（本一）

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完成日期：2015年5月29日

原创性声明

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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；TD3020T

ABSTRACT

Time 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)