北斗相关标准
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北斗卫星时间同步系统的重要性 概述 电脑时间走时不准时常有的事，不准确的电脑时钟对时网络结构以及其中的应用程序的安全性会产生较大的影响，尤其是那些对没有实现网络同步而导致的问题比较敏感的网络质量或应用程序。 要得到最佳的网络表现，就得向系统提供标准的时间信息，这时可以选用北斗卫星时间同步系统来实现时间统一，千万不要等到出了问题才认识到时间同步的重要性。如果没有时间同步，网络指令是没法正常运行的，时间同步直接影响网络指令的领域有：记录文件安全、审核和监控、网络错误检查和复原、文件时间戳目录服务、文件及指令存取安全与确认、分散式计算、预设操作、真实世界世界值等等。 北斗授时 北斗授时是通信网络安全组网的根本保证就同步网而言，我国的频率同步网采用的是多基准混合同步方式，即全网部署多个1级基准时钟设备，并且需配置高性能的卫星授时接收机，以保证全网的定时性能。我国的时间同步网则采用分布式组网方式，即在每个时间同步设备上均需配置高性能的卫星授时接收机，以保证全网的时间精度。 就移动通信网络而言，CDMA基站、CDMA2000基站、TD-SCDMA基站等均需要高精度的时间同步，目前是在每个基站上配置GPS授时模块。如果基站与基站之间的时间同步不能达到一定要求，将可能导致在选择器中发生指令不匹配，从而导致通话连接不能正常建立，影响无线业务的接续质量。 北斗授时性能可以满足通信网络的需求，基于北斗/GPS双模的授时设备最早在2003年进入通信领域，在2008年之前主要提供频率同步服务，此后可同时提供时间同步和频率同步服务。根据近十年的多次测试情况，可以看出北斗设备在正常情况下可以满足通信网中对频率同步和时间同步的要求，尤其是2008年以后生产的北斗设备其性能普遍达到了GPS卫星接收机设备的水平，完全可以满足通信网中各种通信设备对频率同步和时间同步的需求。 北斗卫星同步时间的意义 利用北斗卫星，才可在全球范围内用超短波传播时号；用超短波传播时号不
1.北斗授时工作机理 在现代卫星导航系统中，为了保证系统中各个钟的精确同步，需要一个准确、稳定和可靠的时间参考，这通常是以系统中的部分钟或全部的钟为基础。利用统计平均的方法建立一个系统时间来实现。星上通常以原子钟为参考钟。 系统时间与UTC之间协调方法，需要考虑国际标准时间到系统时间传递的各个环节，是提高授时准确度中的最重要一环。 系统钟的同步方法，主要涉及到系统中各个钟的精确数据的收集方法和控制方法，要研究相对论效应对星载钟同步的影响，比对测量和钟驾驭方法的研究是时钟同步的基础。 系统授时方法，包括卫星电文中的与时间有关的信息的制定与产生，用户终端定时技术涉及到接收、比对及控制技术等。 对用户来说，北斗的授时精度主要由授时模块来提供，通常20ns，由秒脉冲同步来保证。 2.为何要时间同步 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。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）美国、日本、欧洲和俄罗斯也在计划或研制之中。 这些系统导航定位的基本概念都是以精度时间测量为基础的。正如有人所指出的那样，我们人类生活在余割四维的世界（x、y、z、t）其中一维就是时间，而另外三维的精度确定，就今天而言，没有精确的定时也是难以实现的。 单从授时出发，不难理解系统发播时间的精确控制是不可缺少的。而对于导航定位，系统内部钟（星载钟和地面监测和控制台站的钟）的同步就极为关键。没有原子钟的支持，没有钟同步和保持技术的支持，实现星基导航和定位是不可能的。在完成精确时间的传递过程，需要对传播时延作精确修正，而这又需要知道用户的精确地理位置。 从以上分析可以看出，无论在系统概念、技术、装备或管理上，与其他通讯和卫星系统相比，导航定位卫星系统与高精度卫星授时系统有很好的兼容性和互补性，二者是相辅相成的。从资源共享和合理利用出发，先进的卫星系统应该成为一个导航授时一体化的高精度星基四维（x、y、z、t）信息源， GPS、北斗、Glonass和正在研制中的Galileo，无不把其授时功能提到仅次于导航定位的重要地位。以便满足个行各业对精度时间和频率日益增长的需求。 一般的电子设备晶振的精度为6~12ppm，亦即每秒有约9微秒（平均）的误差，1小时累积约32毫秒误差，1天累积约0.8秒误差，一个月累积约23秒误差，1年累积约280秒误差。可见日常工
卫星授时介绍 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。 “BD一号”系统主要由一个地面中心站、两颗地球同步卫星（目前3颗）、若干个专用测轨站和标校站，以及成千上万个各类用户机等部分组成。用户机是“BD一号”卫星导航定位通信系统的应用终端，可以应用于各种不同的载体之中。按应用的载体不同，用户机可以分为：手持（单兵携带）型、车载型、舰载型、机载型和弹载型等；按用途不同又分为指挥型、定位型、授时型、信息接收型和组合功能型等。与GPS、GLONASS卫星导航定位系统相比，具有我国自主知识产权的“BD一号”系统在国防军事领域的部队作战、训练、科研、武器装备等方面，在公安、武警和民用交通运输、地质、科考、探险、地形测绘等领域中将具有更加广泛和深入的应用前景，该系统的建立和应用不仅会对我国国防现代化建设和国民经济建设作出重大的贡献，而且对国民经济的发展也会带来巨大的社会经济效益。 1.2 工作原理概述 “BD一号”系统的工作原理是“三球交会测量原理”，即: 以位置已知的两颗地球同步卫星为两个球心，以它们分别到用户的距离（要完成的测量量）为半径可以作两个球面；以地球的球心为中心，以地球的半径加上用户的高程为半径作出第三个球面，三个球面的交会点排除其镜象点即为用户的位置。 “BD一号”系统的定位工作过程是: 首先由地面中心站向两颗地球同步卫星发送确定格式的询问信号，两颗地球同步卫星将询问信号广播转发给服务区域内的各种用户机。当用户机接收到一颗地球同步卫星转发的信号以后，自动搜索、捕获和稳定跟踪
2008 中国国际供电会议 1 北斗卫星在电力系统授时中的研究 陈炯聪1，张道杰2，高新华1 1. 广东电网公司电力科学研究院，广州，510600； 2. 深圳市双合电脑系统股份有限公司 摘 要：利用卫星进行授时，有着精度高、受环境干扰小、实时性好等优点，其在授时研究和应用领域有着广泛和美好的前景。 GPS 是目前应用最为广泛的卫星定位授时系统，但仅仅依靠GPS 授时会存在两方面问题，一是手段单一，再则我国没有自主控制权。我国从80年代开始就着手研究双星定位系统，己于2003年成功完成“北斗一号”卫星定位系统的构建工作。 本文在对北斗卫星系统简介的基础上，分析北斗卫星时间同步系统在我国电力系统中应用的必要性和可行性。介绍了结合北斗卫星时钟信号和OCXO 特性 的1PPS 提供给电力授时的理论和实现方法。并设计实现了一种基于单片机和北斗卫星OEM 板的卫星同步时钟装置。它由北斗OEM 接收机、中央处理单元和输出接口组成。利用OEM 接收机提供的北斗卫星标准时间信号，通过中央处理单元对数据的处理驯服OCXO ，使输出的1PPS 具有良好的长稳、短稳特性。输出 的1PPS 秒脉冲信号可同步电网内运行的各时钟，保证电网内所有时钟的高精度同步运行。这种新的时钟同步方法具有实现手段简单、范围大、精度高、不受地理和气候条件限制等诸多优点，是理想的时钟同步方法。 利用北斗卫星同步时钟装置，对所属范围各厂站的保护系统、故障录波系统进行统一的随时的时钟校对，该课题对电网自动化水平的提高，特别是对事故分析、故障测距、稳定判断与控制技术的发展有重要的意义。 关键词：单片机；北斗；电力系统；同步时钟 1. 北斗卫星简介 北斗导航定位系统是由中国自主建设的卫星系统，1994年正式立项，2003年双星导航定位系统正式投入使用。北斗导航定位系统由空间卫星、地面中心控制系统和用户终端组成。 1.1 空间部分 空间部分由两颗地球同步的导航卫星和一颗在轨备用卫星组成。3颗卫星距地面约36000km ，分别位于赤道面东经80度、140度和110.5度(备份卫星)。空间卫星的任务是完成中心控制系统和用户收发机之间的双向无线电信号转发。卫星上主要载荷是变频转发器、S 波段天线(两个波束)和L 波段天线(两个波束)。 1.2 地面中心 地面中心控制系统由一个中心控制站、若干卫星定轨标校站、差分定位标校站和测高标校站组成。地面中心控制系统是北斗定位导航系统的控制和管理中心，是北斗导航定位系统的中枢，它由信号收发分系统、信息处理分系统、时间分系统、监控分系统和信道监控分系统等组成。 1.3 用户终端 用户终端由信号接收天线、混频和放大电路、发射装置、信息输入键盘和显示器等组成。根据执行任务的不同用户终端分为:通信终端、卫星测轨终端、差分定位标校终 端、和授时终端等。 2. 分析北斗卫星时间同步系统在我国电力系统 应用的必要性和可行性 高精度时间频率传递在国民经济中的地位十分突出，其在通信网的时间同步、电力系统调控等许多方面有着无可替代的重大作用。近年来，随着国防和空间技术的发展，对高精度时间和频率传递又提出了更高的要求，空中目标的探测与拦截、无线电导航系统的时钟基准等技术对时间同步精度要求都达到纳秒量级。因此开展高精度授时技术应用研究，对解决国民经济和国防建设事业对高精度时间同步的需求具有重要的意义。 GPS 授时是典型的利用卫星进行时间传递和比对的方法，工作范围覆盖全球，并且时间传递的准确度高，目前，GPS 授时精度已经达到10~20ns 。 但仅仅依靠GPS 授时会存在两方面问题，一是手段单一，再则我国没有自主控制权。我国从80年代开始就着手研究双星定位系统，己于2003年成功完成“北斗一号”卫星定位系统的构建工作。北斗导航系统又称双星快速定位通讯系统，它是星基区域双向主动式无线电导航系统，具有全天候、高精度、连续、实时、快速的导航定位和多功能、多用途、高可靠性的特点。 随着国民经济的不断发展，人们对电力的质量、需求
GPS/北斗光纤拉远授时系统有效解决TD-SCDMA基站选址难题 中国移动建设运营的第三代移动通信TD-SCDMA-SCDMA网络是严格要求同步的 TD-SCDMAD系统，目前基站的时间同步由单一GPS授时系统实现。传统GPS授时系统， 由于拉远距离、工程施工和抗干扰能力等受限因素，限制了TD-SCDMA系统采用BBU+RRU 光纤拉远分布式基站的优势发挥，在TD-SCDMA站址选择日益困难的现状下，进一步加剧 基站选址的难度，已经成为TD-SCDMA站址选址的瓶颈。 在TD-SCDMA网络工程建设中，TD-SCDMA站址选择成为基站建设的重点问题，需主 要克服以下几点：首先，GPS天线与基站BBU侧的接收机通过射频馈线连接，射频馈线较 粗而且韧性差不易弯曲，其工程施工的难度限制了BBU与天面的拉远距离，极大地降低了BBU机房选址的灵活性；其次，射频馈线的信号衰减性限制了GPS射频信号的传输距离，拉远距离为百米之外就需要增加线路补偿放大器，加装放大器既增加了故障维护点又加大了施工难度，进一步加大新增站址的BBU机房选址灵活性；另外，GPS卫星系统属于美国军方，将使TD-SCDMA系统的正常运行受制于人，非常情况下，卫星系统一旦关闭或受干扰，TD-SCDMA系统将工作紊乱和瘫痪，整网安全存在很大隐患。 在TD-SCDMA网络建设过程中，GPS授时系统的替代解决方案一直是中国移动研究的 课题之一，大唐移动与中国移动持续加强创新合作，面对网络工程建设中的实际问题，推出了GPS/北斗双模一体化光纤拉远授时系统解决方案。该方案采用GPS/北斗双模一体化设计，相比传统GPS授时系统在拉远距离、工程实施、抗干扰能力、美化天面外观、安装维护便 捷性等方面有明显的优势，可实现TD-SCDMA系统天线和GPS/北斗天线的共抱杆安装，给GPS/北斗天线布放及基站选址提供了极大的灵活性，有效解决了网络建设中的基站选址难题，满足运营商快速建网的需求。 GPS/北斗光纤拉远授时系统解决工程施工难题 针对传统GPS单一授时系统普遍存在的传输距离受限、施工困难、易受干扰及安全隐 患的问题，为适应更广泛的布站场景，本方案采用GPS/北斗双模一体化设计，并且采用光 纤拉远的方法有效解决工程施工中传输距离受限和施工困难的难题。一体化GPS/北斗光纤 拉远授时系统方案，就是在天面部分将GPS/北斗天线与接收机进行一体化设计，接收机输 出的PPS与TOD信息通过光纤拉远的方法传输给基站机房内的BBU，BBU时钟恢复模块恢复PPS和TOD信息，并且传送到BBU需要同步的模块。基站设计不再需要考虑接收机的类型（GPS/北斗）、型号、厂家、尺寸等一系列问题，只需要基站和拉远接收机有相同的标 准接口和时间传输机制（如图1所示）。
目 次 1 背景 (1) 2 模块简介 (1) 3 功能特点和技术指标 (2) 3.1 模块功能特点 (2) 3.2 模块性能指标 (2) 4 接口规范 (4) 4.1 外形尺寸 (4) 4.2 引脚定义 (4) 4.3 软件接口 (5) 5 连接说明 (6)
1 背景 “北斗一号”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“北斗一号”系统。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定位、授时、通信系统。 随着北斗卫星系统的不断成熟和终端技术的不断发展，实现北斗授时同步已成为我国卫星授时应用的发展趋势。其终端模块的应用可减少对国外卫星系统的依赖性，这将为我国通信、电力等重点行业授时应用提供可靠技术保障。 2 模块简介 在北斗应用早期，由于“北斗一号”系统固有的局限，用户机实现授时定位通信等功能必须通过有源发射，因此现有的北斗用户机设备普遍存在体积大、成本高、系统容量小的缺点。四创公司通过多年在北斗领域的研发攻关，推出具备无源授时功能的“北斗一号”单向授时产品（模块外观示意图如图2-1所示）。 图2-1 北斗单向授时模块实物图
北斗单向授时模块是一款通过无源方式实现授时功能的核心处理板，该产品可同时接收“北斗一号” 三通道信号，北斗授时功能通过跟踪现有的三颗北斗卫星和通过外输入高程值而快速实现。授时模块功耗小，数据更新率1Hz。北斗单向授时模块从硬件和软件上都易于使用，非常适合系统集成应用。模块产品主要面向军队、电力、通信、金融、广电等需要时间同步的系统应用客户。 3 功能特点和技术指标 3.1 模块功能特点 ?同时跟踪三颗北斗卫星； ?具备北斗授时功能、提供UTC时间输出； ?提供高精度1PPS 输出； ?支持本地串口进行参数配置； ?支持天线开短路检测和保护功能。 3.2 模块性能指标 表3-1北斗单向授时模块性能指标 接收器结构●3个并行通道 跟踪能力●同时跟踪3颗卫星 基本特征 接收信号灵敏度●-157.6dBW 秒脉冲（1PPS）●误差≤100 ns（初始化精确位置信息，1σ） ●脉冲宽度：500ms ●前沿宽度：<10ns ●首帧串口信息与 1PPS上升沿的同步精度：<10 ms ●幅度：≥3V（LVCMOS电平） ●极性：正极性，前沿为正 ●输出阻抗：50? 性能特点 锁定时间●时钟（1PPS）锁定时间小于3分钟
北斗卫星授时介绍 北斗卫星授时介绍 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。 “BD一号”系统主要由一个地面中心站、两颗地球同步卫星（目前3颗）、若干个专用测轨站和标校站，以及成千上万个各类用户机等部分组成。用户机是“BD一号”卫星导航定位通信系统的应用终端，可以应用于各种不同的载体之中。按应用的载体不同，用户机可以分为：手持（单兵携带）型、车载型、舰载型、机载型和弹载型等；按用途不同又分为指挥型、定位型、授时型、信息接收型和组合功能型等。与GPS、GLONASS卫星导航定位系统相比，具有我国自主知识产权的“BD一号”系统在国防军事领域的部队作战、训练、科研、武器装备等方面，在公安、武警和民用交通运输、地质、科考、探险、地形测绘等领域中将具有更加广泛和深入的应用前景，该系统的建立和应用不仅会对我国国防现代化建设和国民经济建设作出重大的贡献，而且对国民经济的发展也会带来巨大的社会经济效益。 1.2 工作原理概述 “BD一号”系统的工作原理是“三球交会测量原理”，即: 以位置已知的两颗地球同步卫星为两个球心，以它们分别到用户的距离（要完成的测量量）为半径可以作两个球面；以地球的球心为中心，以地球的半径加上用户的高程为半径作出第三个球面，三个球面的交会点排除其镜象点即为用户的位置。 “BD一号”系统的定位工作过程是: 首先由地面中心站向两颗地球同步卫星发送确定格式的询问信号，两颗地球同步卫星将询问信号广播转发给服务区域内的各种用户机。当用户机接收到一颗地球同步卫星转发的信号以后，自动搜索、捕获和稳定跟踪该卫星信号。经过一定的信息处理和时延后，再按确定的格式同时向两颗地球同步卫星播发自己的应答信号。两颗地球同步卫星将其应答信号转发到地面中心站。地面中心站接收到该应答信号以后，测量整个应答信号的往返总时延，并根据地面中心站至两颗同步卫星的距离、用户机的高度等数据信息，解算出该用户机（即载体）在地球表面或空中的当前位置。再由地面中心站经过地球同步卫星把该位置信息传送给用户机，在用户机的显示器上显示其当前地理坐标位置，完成了用户机的单收双发定位工作模式。如果用户机同时接收到两颗地球同步卫星的信号，并测量出两个询问信号的时差后，将该时差通过一颗地球同步卫星转发给地面中心站，地面中心站的计算机根据该时差值就可以解算出用户机（即载体）在地球表面或空中的当前位置，并发送给用户机，完成了双收单发的定位工作模式。 地面中心站发送广播询问信号的同时也可以传送通信电文。用户机可以通过自己的应答信号向地面中心站传送需要发送的通信信息，因而该系统具备双向通信功能。地面中心站所发送的广播询问信号中还可以发播标准时间信号，用户机应用这些信号可以进行校时，所以该系
北斗授时终端现状概述 近些年来，北斗卫星导航系统的逐渐崛起使得北斗授时终端应时而生。毫无疑问，北斗授时终端相关产业和方向的研究也必将会成为一大热门。 一、北斗授时终端简介 授时技术一般来说主要包括短波授时、长波授时、网络授时和卫星授时。其中卫星导航授时因为其具有精度高、覆盖范围广、全天时、全天候和设备成本低等诸多优点，越来越受到各类用户的青睐。 利用所接收导航信号解算的高精度时间信息综合实现了NTP、B码、PTP和串口等的高精度授时服务的设备即为授时终端。 电力、金融、电信是与国家安全和人民利益息息相关的重要领域，它们对时间系统的同步性往往都有着很高的要求。之前我国在这些领域使用的都是美国GPS授时技术，不但受制于人，还存在着极大的安全隐患。但是随着我国北斗卫星导航系统（BDS）和北斗授时技术的快速发展，北斗授时产品目前正在逐步替代着GPS授时产品。 二、北斗授时原理 北斗授时根据其授时方式的不同，大致可以分为单向授时和双向授时两种。 1、单向授时 单向授时是由授时终端接收卫星信号，解算出基本观测量信息和导航电文信息，进而获得钟差修正本地时间，使得本地时间与UTC同步。当然，单向授时细分之下也可分为RNSS 单向授时与RDSS单向授时两种模式。鉴于文章篇幅原因，这里不再赘述。 简单来说，单向授时是北斗授时终端可以自主实现的一种定时功能。 2、双向授时 相对于单向授时而言，双向授时具有较高的授时精度。 首先，双向授时设备具备出站信号接收和应答发射入站信号的能力。它通过与地面中心站进行往返测量，由中心站获得授时终端与地面中心站的时间差值。这样它就可以避免授时终端天线位置误差、电离层/对流层改造残差等诸多不确定因素引起的单向授时偏差。 授时终端发起授时申请，与地面中心站进行交互，向地面中心站发送定时申请，地面中心站计算其与授时终端的时间差，并通过出站信号播发给该授时终端，授时终端返回的正向传播时延信息T正向及出站电文获得的RDSS系统时间与UTC时间差值?T(GNT-UTC)，修正本地时间使其与UTC时间同步完成双向授时。?TJST-UTC=T测量-T正向-T接收零值+?TGNT-UTC（5）。
中新创科北斗授时仪DNTS-84-OB 产品型号:DNTS-84-OB 产品尺寸:19英寸1U 4网口:恒温晶振高精度守时 产品概况 北京中新创科技有限公司研制开发的北斗授时仪DNTS-84-OB是一种高科技智能的、可独立工作的基于NTP/SNTP协议的高精度时钟同步服务器。DNTS-84-OB从北斗地球同步卫星上获取标准时钟信号信息，将这些信息在网络中传输，网络中需要时间信号的设备如计算机，控制器等设备就可以与标准时钟信号同步。当北斗接收机无信号时，DNTS-84-OB使用内置的恒温晶振守时，守时精度可达1E-9。北斗授时仪DNTS-84-OB使用标准的时钟信息通过TCP/IP网络传输，DNTS-84-OB支持多种流行的时间发布协议，如NTP,time/UDP,还可支持可设置的UDP端口的中新创科定义的时间广播数据包。NTP和time/UDP的端口号分别固定于RFC-123和RFC-37指定的123和37。北斗授时仪DNTS-84-OB同时支持SNTP协议的广播工作模式。 北斗授时仪DNTS-84-OB有4个10/100M自适应的以太网口，网口间物理相互隔离，完全保证数据安全性，可全设置同一个网段或者不同网段，具有冗余性，某个网口的故障将不会影响其他网口正常工作。每个以太口必须设置独立IP地址。
详细参数 授时精度1-10ms 支持协议NTP/SNTP V10,V20,V30,V40,SNMP,UDP,Telnet,IP,TCP 网口数量4个10/100M自适应以太网口 CPU双CPU同时工作，32位CPU为双核处理器，性能及大提高卫星接收机北斗2代接收机 守时功能恒温晶振精度可达1E-9,GJB2242-94 吞吐量可满足每秒每口2000次时间请求 授时记录保存最新50条 本地告警干接点告警 输出接口RS232/485,IRIG-B,10M,1PPS,支持GJB2911A-2008 规格描述 产品尺寸19英寸1U机架式 接收机北斗2代接收机 内置时钟内置恒温晶振，当卫星信号丢失情况下仍须输出标准时间信号 液晶显示 LCD液晶显示时间，2行每行20个字符，显示时间、卫星颗数及设备工作状态 LED分别指示电源，卫星锁定状态，保持工作状态，告警，NTP有效指示吞吐量可满足每秒每口2000次时间请求 本地告警支持SNMP告警,本地干接点告警输出，最大电流10A 输出接口RS232/485,IRIG-B,10M,1PPS, 10M正弦波输出,BNC接口 1PPS输出,BNC接口 IRIG-B码输出,BNC接口 IRIG-B码输入,BNC接口 RS232输出，支持TL1协议 输入接口串口输入，可人工设置时间，可做外部时钟源 守时功能当北斗信号丢失情况下仍须输出标准时间信号，恒温晶振精度达1E-9以上加密验证提供MD5加密验证功能
GPS北斗双模授时板卡设计方案 一、概述 GPS北斗双模授时板是由我公司（西安同步电子科技有限公司）精心设计、自行研发生产的一款双模授时板卡，接收北斗或者GPS北斗混合授时卫星信号，使用北斗定时信号对本机进行时间同步，产生串口时间信息信号和1PPS（秒信号）同步脉冲信号，是建立时间尺度、实现时间统一同步的实用授时板卡。装置配有标准RS232、RS422/485、脉冲等接口形式，可以适应各种不同设备的对时需要，广泛应用于电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、政府机关、IT等领域。 北斗双模校时、北斗双模对时、北斗/gps双模授时系统、北斗对时装置 二、装置特点 单芯片支持BD2/GPS功能，无需外接CPU即可直接输出NMEA数据； 支持单系统独立定位和多系统联合定位 使用GPS/BD二合一单路输出天线。 易于集成，高可靠性；具有出色的导航、定位、授时功能。 三、授时系统的主要设备及功能 双模授时、北斗时钟同步系统、北斗卫星授时系统 整套装置包括：GPS北斗双模授时板卡，串口线，授时天线，天线支架 系统连接图如下：
?授时天线 GPS北斗接收天线用于为北斗双模接收机提供信号，从而使授时板卡获得高精度时间参考，为电脑提供准确的时间信息： 北斗双模天线主要性能如下： 形状：蘑菇头 线长：30米（可定制） 物理接口：BNC 支架：蘑菇头安装支架 ?北斗双模接收机 卫星：GPS、北斗 工作频率：BD2-B1频点，GPS-L1频点 定时精度：优于100ns 跟踪灵敏度：-160dBm 工作方式：GPS单独定位及授时；BD单独定位及授时；GPS+BD组合定位及授时
北斗卫星导航系统空间信号授时设计分析 摘要 北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。 关键词：卫星导航系统；精准授时；卫星定位；北斗系统
目录 摘要 (1) 第1章绪论 (1) 1.1 课题研究背景 (1) 1.2 理论概述 (1) 第2章北斗系统 (2) 2.1北斗一号 (2) 2.2北斗二号 (2) 第3章授时分析 (3) 3.1基本概念 (3) 3.2授时原理 (3) 3.3北斗授时 (5) 第4章误差分析 (6) 第5章总结 (6) 参考文献 (8)
第1章绪论 1.1 课题研究背景 中国北斗卫星导航系统（英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。 2020年6月23日，北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心点火升空。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施。随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域，逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。 卫星导航系统是全球性公共资源，多系统兼容与互操作已成为发展趋势。中国始终秉持和践行“中国的北斗，世界的北斗”的发展理念，服务“一带一路”建设发展，积极推进北斗系统国际合作。与其他卫星导航系统携手，与各个国家、地区和国际组织一起，共同推动全球卫星导航事业发展，让北斗系统更好地服务全球、造福人类。 1.2 理论概述 卫星导航、定位和授时系统中需解决的技术问题有： （1）系统时间建立的概念及实现方法 在现代卫导系统中，为了保证系统中各个钟的精确同步，需要一个准确、稳定和可靠的时间参考，这通常是以系统中的部分钟或全部的钟为基础。利用统计平均的方法建立一个系统时间来实现。其建立的概念和实现方法，直接影响到系统时间的好坏，进而影响到整个卫导系统中各个钟的同步。这个研究对系统中原子钟的选择与配置也有指导意义。 （2）系统时间与UTC协调方法 系统时间与UTC协调方法是授时所必要的。这需要研究国际标准时间到系统时间传递的各个环节，是提高授时准确度中的最要一环。 （3）系统钟的同步方法 这主要涉及到系统中各个钟的精确数据的收集方法和控制方法，要研究相对论效应对星载钟同步的影响。比对测量和钟驾驭方法的研究是它的基础。
北斗对时设备--北斗网络时钟--北斗授时装置 北斗对时设备是目前国内应用最为广泛的授时装置，基本工作原理就是接收北斗卫星定时信号，输出各种授时信号，同步其它设备的时钟设备。影响北斗授时器价格的因素主要由外部参考源选择，内部时钟源选择，输出授时信号种类，授时信号路数，授时精度等因素决定。 1、北斗对时设备外部参考源 北斗授时器一般都是接收北斗卫星信号，但是有些也是可以接收gps卫星授时信号，glonass卫星授时信号，增加这两个信号价格也会相应提高，如果使用gps北斗双模卫星授时，价格基本增加不多，如果选择三模卫星授时，那价格会增加比较多，一般都要增加几千元。另外外部参考源还有IRIG-B,1PPS,10MHZ,DCF77等，增加一种价格就会增加一点，最贵的就是全部功能都有，价格是最高的。 联系人：刘池 手机：189********qq:2563113967 公司：西安同步电子科技有限公司 2、北斗网络时钟内部时钟源
北斗授时器内置时钟源一般包括温补晶振，恒温晶振，铷钟等，温补晶振最便宜，恒温晶振会比温补晶振贵1000元左右，铷钟会比恒温晶振价格贵1-2万元。选择以上三种内置时钟源的区别主要是守时精度的不同，比如温补晶振一天就会误差几百毫秒，恒温晶振会误差几毫秒，铷钟一天就会误差几微妙，如果对守时精度没有要求可以选择性价比高的温补晶振，如果用户对守时精度有要求那就务必按照技术指标来选择。 3、北斗授时装置输出信号种类 北斗授时器熟悉信号种类主要包括1pps，串口tod，NTP,SNTP,PTP，IRIG-B 码等信号，1pps和串口tod相对比较便宜，如果增加NTP/SNTP一路价格会贵2000元左右，如果增加PTP价格会增加5000元左右，如果增加IRIG-B码价格会增加3000元左右，具体的输出信号要根据实际应用环境来选择，如果不是很懂可以咨询我们的售前技术工程师，他们都是长期工作在一线的技术工程师，技术经验丰富，可以提出合理的授时解决方案。 4、北斗授时设备出路数 在上面北斗授时器输出信号种类的基础上增加输出路数，价格也会有相应的区别，一般1pps和tod增加一路在几百元，增加一路ntp/sntp在2000元左右，增加一路PTP在5000元左右，路数的增加肯定带来硬件成本的增加和系统的复杂程度，所以价格肯定也会高一些，建议预算充足的用户可以预留一些备用接口，以防后期使用。 5、北斗授装置授时精度 北斗授权授时精度是最关键的影响价格的因素，一般北斗授时精度在30ns 左右，如果授时精度要提高到20ns，那么价格就会增加几千元，如果要提高到10ns，那么价格就会提高几万元，如果要提高到几个ns，那么价格就会很昂贵，具体的价格就要和厂家直接沟通才可以确定。 6、北斗授时设备厂家 西安同步电子科技有限公司研发生产的北斗授时设备采用厂家直销，不需要中间商，直接让利给用户，用户直接与厂家签订合同，售后保障无忧，价格更是有保障。
北斗卫星导航系统定时型终端通用规范（预） 2014.08.14 1 范围 本标准规定了北斗卫星导航系统定时型终端（以下简称定时型终端）的技术要求、测试方法、检验规则及包装、运输和储存等要求。 本标准适用于定时型终端备的研制、生产和使用，也是制定北斗定时产品标准、检验产品质量和产品应用选型的依据。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 ?GB/T 191 包装储运图标志 ?GB/T 2421.1—2008 电工电子产品环境试验概述和指南 ?GB/T 2828.1—2003 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 ?GB 4208—2008 外壳防护等级(IP代码) ?GB/T 4857.5 包装运输包装件跌落试验方法 ?GB/T 5080.1—1986 设备可靠性试验总要求 ?GB/T 5080.7—1986 设备可靠性试验恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案 ?GB/T 5296.1—1997 消费品使用说明总则 ?GB/T 12267—1990 船用导航设备通用要求和试验方法 ?GB/T 12858-1991 地面无线电导航设备环境要求和试验方法 ?GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 ?GB/T 17626.3—2006 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验?GB/T 20512 GPS接收机导航定位数据输出格式
3 术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 北斗卫星导航系统用户终端通用技术要求确立的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1北斗定时型终端 BeiDou timing terminal 基于北斗系统授时功能，可以接收北斗卫星信号完成解算、测量、时间修正并复现、输出BDT标准时间信息、时标信息功能的接收设备。 3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件。 ?CGCS 2000：中国大地坐标系2000（China Geodetic Coordinate System 2000）?EIRP：有效全向辐射功率（Effective Isotropic Radiated Power） ?PDOP：位置精度衰减因子（Positional Dilution of Precision）； ?PPS：秒脉冲（Pulse Per Second) ?TOD：时刻（Time of Day） 4 技术要求 4.1 一般要求 4.1.1 终端组成 定时型终端根据其业务特征通常分为北斗RDSS和（或）RNSS单向定时型、北斗RDSS 双向定时型，以满足不同用户的应用需求。主要由下列部件和组件组成： 1.接收天线（北斗RDSS双向定时型则需用发射/接收共用天线）、馈线； 2.接收主机，由北斗定时模块（包括射频信道、基带处理器）、中央处理器、电源模 块、信号/数据输入/输出接口以及前后面板/机壳等部件组成；
北斗三号授时系统设计分析 摘要 近日，中国科学院国家授时中心时间频率基准实验室研究人员利用北斗三号卫星，采用双频共视法，实现了我国时间基准UTC(NTSC)与捷克国家时间基准UTC(TP) 的亚欧长基线国际时间比对。在当前北斗三号共视可视卫星比北斗二号数少一半的情况下，达到共视比对精度1.2ns，提升幅度约19%。目前，北斗三号已经成功发射了19颗全球组网卫星，包括18颗正常服务的MEO卫星和一颗在轨测试的GEO卫星，其基本系统现已建成并开始提供全球服务。北斗三号卫星上搭载了更高性能的铷原子钟和氢原子钟，铷原子钟天稳定度为E-14量级，氢原子钟天稳为E-15量级，比北斗二号星载钟的稳定度提高了一个数量级。 关键词：北斗三号；原子钟；授时精度
第1章绪论 1.1 研制背景 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中的基础，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来发展的必然趋势。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。 孙家栋院士这样评价北斗：“卫星导航，只有想不到，没有做不到。未来，北斗将为我国提供统一的时空基准服务，在我国国家安全和国民经济社会各领域得到广泛应用，保障国家国家经济社会安全，转变国民经济发展方式，成为战略性新兴产业，促进信息化建设的跨越式发展。”一方面，我们“不能把登山的保险绳交到别人手里”，发展北斗是保障我国国家安全的重要举措，另一方面，我们“不愿自己家的钥匙掌握在别人手里”，发展北斗有利于促进社会经济的发展，人民生活水平的提高。 第2章北斗卫星的授时系统 2.1 授时原理 授时是指接收机通过某种方式获得本地时间与北斗标准时间的钟差，然后调整本地时钟使时差控制在一定的精度范围内。卫星导航系统通常由三部分组成：导航授时卫星、地面检测校正维护系统和用户接收机。对于北斗一号局域卫星系统，地面检测中心要帮助用户一起完成定位授时同步。 2.1.1单向授时 北斗时间为中心控制站精确保持的标准北斗时间，用户钟时间为用户钟的钟面时间，若两者不同步存在钟差，则北斗时间和用户钟时间虽然读数相同其出现时刻却是不同的。地面中心站在出站广播信号的每一超帧单向授时就是用户机通过接收北斗通播电文信息，由用户机自主计算出钟差并修正本地时间，使本地时间和北斗时间同步。周期内的第一帧数据段发送标准北斗时间（天、时、分信号与时间修正数据）和卫星的位置信息，同时把时标信息通过一种特殊的方式调制在出站信号中，经过中心站到卫星的传输延迟、卫星到用户机的延迟以及其它各种延迟（如对流层、电离层等）之后传送到用户机，也就是说用户机在本地钟面时间为观测到卫星的时间，由用户机测量接收信号和本地信号的时标之间的时延获得，后则根据导航电文中的卫星位置信息、延迟修正信息以及接收机事先获取的自身位置信息计算。 一般来说，对已知精密坐标的固定用户，观测1颗卫星，就可以实现精密的时间测量或者同步。若观测2颗卫星或者更多卫星，则提供了更多的观测量，提高了定时的稳健性。 2.1.2双向授时 双向授时的所有信息处理都在中心控制站进行，用户机只需把接收的时标信号返回即可。为了说明方便，给出简化模型：中心站系统在T0时刻发送时标信号ST0，该时标信号经过延迟后到达卫星，经卫星转发器转发后经到达授时用户机，用户机对接收到的信号进行的处理也可看做信号转发，经过空间的传播时延到达卫星，卫星把接收的信号转发，经过空间的传播时延传送回中心站系统。也即表示时间T0的时标信号ST0，最终在T0 + + + + 时刻重新回到中心站系统。中心站系统把接收时标信号的时间与发射时刻相差，得到双向传播时延+ + + ，除以2得到从中心站到用户机的单向传播时延。中心站把这个单向传播时延发送给用户机，定时用户机接收到的时标信号及单向传播时延计算出本地钟与中心控制系统时间的差值修正本地钟，使之与中心控制系统的时间同步。 2.1.3 双向授时和单向授时的对比 从双向授时和单向授时的原理介绍中可以看出，双向授时和单向授时的主要差别在于从中心站系统到用户机传播时延的获取方式：单向授时用系统广播的卫星位置信息按照一定的计算模型由用户机自主计算单向传播时延，卫星位置误差、建模误差（对流层模型、电离层模型等）都会影响该时延的估计精度，从而影响最终的定时精度；双向授时无需知道用户机位置和卫星位置，通过来回双向传播
北斗卫星导航和授时系统的地位和作用各国对自主建设卫星导航和授时系统的必要性，均有充分认识。 一、空间战略发展的需要 卫星导航系统是空间战略系统的重要组成部分，也是大国综合实力的体现。同时，卫星上天需要轨道位置，系统运行也需要频率资源。目前这些资源的大部分，已被美国的GPS和俄罗斯的格罗纳斯所占据，在剩余的资源中，按照“先用先赢”的国际法原则，北斗系统先建成，就先占用，而欧盟的伽利略系统由于只发射了４颗卫星，已注定在这场空间资源争夺赛中败下阵来。我们在空间战略上，已抢占了主动把握了先机。 二、国家安全的战略需要 2003年3月20日，伊拉克战争爆发，美军大批轰炸机、巡航导弹猛扑巴格达，炸弹和导弹一一精准命中目标，迅速摧毁了伊军作战力量。其中，指引方向和提供定位的，正是美军卫星导航系统—GPS。我们使用他国的卫星导航和授时系统，将在诸多方面受困：一是使用权上受制于人。伊拉克战争期间，我国的一艘远洋货轮就因拒绝了美军拦截检查，船用GPS导航仪遭信号关闭，被迫停驶。二是使用精度上受制于人。目前，世界上应用最广泛是美国的GPS系统，但其高精度的军用信号就连英国、法国等国也享用不到。所以，欧盟联合研制了自己的卫星导航系统—伽利略系统。三是易受电子欺骗。在战时，敌人可通过GPS系统注
入定位和时间误差，实施欺骗，这将导致导弹失准，指控失调、作战失败的灾难性后果。美、俄等国明确规定，国家安全系统不允许使用国外导航定位和授时服务。 三、社会经济发展的需要 卫星导航系统作为重要的空间基础设施，具有巨大的社会经济效益，有力地促进了国家经济建设，推动了社会发展。目前，已在测绘、电信、水利、气象、煤炭、交通、渔业、勘探、农业、森林防火和应急救援等各个领域发挥着重要作用。同时导航系统本身就是一个巨大的市场，而目前全球95%的市场份额被GPS所占据。
gps授时系统的应用 将局域网上各种需要同步时钟的设备的时间信息基于GPS时间 偏差限定在足够小的范围内，这种时钟系统便就叫做GPS授时系统。有源同步和无源同步 任何时间应用系统都应该具有维持时间增长和缩减，该应用系统的用户获取时间的事实上已经成为世界上大多数时间应用系统的基 本唯一途径就是访问系统的时间保持体系该时间保时间标准，用户计算机内部的时间同步必须与有源实践同步，即必须引访问系统时间保持体系的过程就是用户将自己的时入GPS的时间信号才显得有绝对的意义，在这里，我钟与内部时间基准同步的过程。由于该系统的内部们将计算机网络中能够起到维持时间增长、保持时间时间基 准与外部时间没有关联，同步过程仅限于内稳定的体系称之为时间服务器部。所以，我们可称之为无源同步或相对同步。 世界协调时与国际原子时保持一致，国际时间管理局将分布在世界25个国家的10多个原子时标经过加权平均以后得到的时间，并且，世界所有官方的标准时间系统都遵从UTC的跳秒。 UTC时间被称为绝对标准时间，用于研究时，同时也被称为自然的物理时间。GPS信号中的高精密时间信号主要由每颗卫星上装载的两个艳原子钟和两个铆原子钟来维持，并且通过地面控制站与UTC保持同步。GPS的时间信号事实上已经成为世界上大多数时间应用系统的基本时间标准，所以研究计算机网络的时间同步必须研究有源同步，即必须引入GPS的时间信号才显得有绝对的意义，在这里，我们
将计算机网络中能够起到维持时间增长、保持时间稳定的体系称之为GPS授时系统。 时间传递方法 从GPS到时间服务器的传递 从GPS将PTS信号通过计算机网络时间服务器传递到网络时间客户单元必须经过两个步骤:即先从GPS到时间服务器的直接时间传递,和从时间服务器到时间客户单元的网络协议传递。 直接时间传递技术主要包括3种类型6种方式第1种类型是编码型,主要有串行口RS232C时间编码和IRIG一B时统编码两种方式。 其共同特征是将年月日时分秒毫秒等时间信息以二进制、BCD或者ASCll编码方式定义到被传递的电平位和字节中去通常以异步方式传递,连接使用标准接口,使用相对方便简洁。 第2种类型是脉冲型,主要有1pps，lppm，lpph种方式,它们都是周期脉冲定时信号,这些脉冲信号都有着固定的上升沿宽度和脉冲宽度要求,并且其上升沿都严格与UTC保持优于lus的同步准确度。 第3种类型是频率参考信号,往往是一种伴生调制信号。 gps授时系统产品 GPS授时系统在先有的时钟服务器的基础上，又大幅度提高授时系统的各项性能指标，使得减少故障率及提高工作效率。基本上完全可以和国外先进的GPS授时系统相媲美。 GPS授时系统接收GPS卫星和北斗卫星授时时间信号，将标准UTC 时间信息通过网络传输，为网络设备提供精确、标准、安全、可靠和