卫星导航定位系统星地时间同步方法_图文(精)

全球定位系统中的时钟同步技术研究全球定位系统（GPS）是由美国空军及其众多部门共同研制的一套卫星导航系统。

其作用是：在地球上的任何地点，用 GPS 接收器接收到来自四颗或以上GPS 卫星发出的电波，就能确认自己所在的位置，从而实现开车、导航、追踪、航空航海、智能手机定位等等。

但是，GPS 系统的实现依赖于时钟同步技术。

饶有兴趣的是，GPS卫星、随时随地的手机，乃至地球上的每一颗原子钟，都依赖时钟同步技术才能正常工作。

一、 GPS 系统的时钟同步GPS 卫星向地球机动时，它发出的信号一定是周期性的电磁波。

这个周期的时长，恰好是卫星的总距离除以其速度。

因此，通过测量不同卫星的信号，我们就能计算出卫星与我们之间的距离差，从而确定自己的位置。

例如，如果从三颗卫星接受信号，则通过测量时，我们可以得到三个未知的值：位置 x、y、z。

这三个未知量，一组已知量固定、受到误差影响的线性方程组。

在理论上可能通过求解矩阵方程得到精确的位置值。

然而，在实际应用中，发生了许多非理想情况。

例如，电磁波在向地球传输的过程中，可能会被大气层、地理障碍物、电子设备等影响从而偏离正常的路径。

此外，卫星发射出的电磁波与接收器接收电磁波的时间差，也是非常微小的。

若接收器的时钟与 GPS 卫星的时钟不完全同步，则会产生时间误差。

因此，GPS 系统中的时钟同步技术非常重要。

二、GPS 系统的时间同步技术GPS 系统中，卫星上的原子钟，要与地面接收器上的时钟始终同步以确保系统的精度。

在卫星上，主钟是铷蒸气时钟，可以在卫星上保持超过十年的精度。

而在地面上，则使用更加稳定、更加精确的氢原子钟。

但是，由于这些时钟的精度依赖于局部的温度、压力和地球的引力、速度变化等环境因素的影响，时钟必须经常进行校准。

为了保持时钟同步，GPS 系统采用了四种同步方法：（1）对时造星GPS 卫星，除直接读取真实的时间以外，还提供了一组精确的计时信号，即GPS时间。

这个时间是由人造卫星上的恒星导航系统计算得来的。

航海技术卫星导航系统的时钟同步方法航海技术卫星导航系统是现代航海领域的重要组成部分，为船舶导航提供高精度的位置和时间信息。

而确保卫星导航系统中各个卫星的时钟同步是保证导航定位准确性的关键因素之一。

本文将探讨航海技术卫星导航系统的时钟同步方法，并分析其应用和优势。

一、介绍航海技术卫星导航系统的时钟同步是指各个卫星之间时钟的精确性和一致性。

由于卫星之间的距离较大且运行速度快，时钟同步的准确性对导航系统的性能至关重要。

二、GPS定位系统GPS定位系统是广泛应用的卫星导航系统之一，其时钟同步方法主要包括以下几种：1. 空间段同步：空间段同步是指在GPS卫星上采用精确的原子钟设备，并通过地面控制站向GPS卫星发送频率参考信号，实现对卫星钟的校准和同步。

这种方法具有高精度、高稳定性的特点，可以满足大部分应用的需求。

2. 地面站同步：地面站同步是通过地面测量与GPS卫星时钟的差异，并以地面测量结果为基准，计算卫星钟差。

然后利用控制信号传输至GPS卫星，对其进行校准和同步。

这种方法适用于有限的区域，但其精度较低，通常用于工程测量和短距离导航需求。

3. 接收机同步：接收机同步是指通过接收机内部的定时器和晶振设备，对接收到的卫星信号进行分析并计算接收机钟差。

然后将该差异传输至地面控制站，由控制站对接收机进行时钟校准和同步。

这种方法能满足大部分应用需求，但是精度有限，常用于普通民用导航和定位。

三、伽利略系统伽利略系统是欧洲空间局研发的卫星导航系统，其时钟同步方法主要包括以下几种：1. 伽利略本地方法：伽利略卫星系统采用双频信号，其中一个频率可用于内部时钟同步。

该方法通过计算接收机接收到的卫星信号的相位差异，得出接收机钟差，并传输给地面控制站进行时钟校准和同步。

这种方法具有较高的精度和稳定性，适用于精密导航和科学研究。

2. 外部校准方法：外部校准方法是指伽利略系统利用国际基准钟进行时钟同步，通过地面控制站定期与国际基准钟进行比对，并校准卫星时钟。

卫星导航定位系统时间同步技术
王淑芳;王礼亮
【期刊名称】《全球定位系统》
【年(卷),期】2005(30)2
【摘要】卫星导航定位系统测距的基础是测时,而定轨和定位的前提是各观测量的时间同步,因此,时间同步是卫星导航定位系统建设的关键.卫星导航定位系统中时间同步技术包括卫星与地面(星-地)和地面站间(地-地)的时间同步,主要时间同步方法有用于星-地时间同步的双向时间频率传递法(TWSTFT)、倒定位法等,以及用于地-地时间同步的TWSTFT、卫星共视法、搬运钟法等.本文重点介绍TWSTFT和卫星共视法进行时间同步的基本原理、精度分析和卫星导航定位系统的钟差预报.【总页数】5页(P10-14)
【作者】王淑芳;王礼亮
【作者单位】北京61081部队,北京,100094;北京61081部队,北京,100094【正文语种】中文
【中图分类】P207+.1
【相关文献】
1.变电站GPS时间同步系统的结构、时间同步方式与技术应用 [J], 王付卫
2.卫星导航定位系统时间同步技术原理分析 [J], 王小雄
3.卫星导航定位系统星地时间同步方法 [J], 李树洲
4.卫星导航定位系统时间同步技术研究 [J], 朱克家;周田;马江威;吕京龙;
5.卫星导航定位系统技术专利分析 [J], 徐文生
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一种卫星时钟同步的方法
在卫星通信中，时钟同步是一个重要的问题。

保持卫星的时钟和地面站的时钟同步可以确保通信的准确性和稳定性。

为了解决这一问题，我们提出了一种卫星时钟同步的方法。

这种方法基于卫星之间的时间比较和校正机制。

首先，我们将地面站的时钟作为参考时钟，可以认为它是准确的。

然后，在不同的卫星之间建立通信链路，通过发送时间同步请求来进行时钟比较和校正。

具体步骤如下：
1. 地面站向目标卫星发送时间同步请求。

这个请求包含了地面站的本地时间信息。

2. 目标卫星接收到时间同步请求后，记录下地面站的本地时间信息，并发送回复。

3. 地面站接收到回复后，记录下目标卫星的接收时间。

4. 地面站根据发送时间和接收时间之间的差值计算出传输的延迟时间。

5. 地面站将传输的延迟时间发送给目标卫星。

6. 目标卫星接收到传输的延迟时间后，根据该值和地面站的本地时间信息计算出自己的本地时间。

7. 目标卫星将计算出的本地时间发送回地面站。

8. 地面站接收到目标卫星的本地时间后，将其记录下来。

9. 地面站和目标卫星通过重复以上步骤进行周期性的时钟同步。

通过这种方法，地面站和卫星之间可以实现高精度的时钟同步。

由于该方法只需要发送和接收时间信息，不需要大量的计算和额外的资源，因此具有较低的成本和高效性。

总结来说，该方法通过时间比较和校正机制实现卫星时钟同步。

它可以确保卫星与地面站之间的通信准确性和稳定性，为卫星通信提供了有力的支持。

卫星导航系统中的时钟同步技术研究卫星导航系统是现代社会中不可或缺的一部分，无论是导航、航空、军事还是通信等领域都需要借助卫星导航系统实现精准定位和时间同步。

然而，由于卫星与接收器之间的距离较远，存在信号传输的误差和时钟漂移等问题，因此需要精准的时钟同步技术来保证导航系统的精度和可靠性。

一、卫星导航系统的时钟同步问题卫星导航系统中的时间同步问题主要存在于卫星时钟和地面接收器时钟之间。

由于卫星在运行轨道上时速非常快，而地面接收器相对而言是固定的，因此在信号传输过程中存在多种误差，比如信号传输的延迟和时钟漂移等。

这些误差会导致卫星和接收器的时间存在微小差异，进而会影响卫星导航系统的精度和可靠性。

二、常见的卫星导航系统时间同步方法为了解决卫星导航系统中的时间同步问题，研究人员们提出了多种方法，常见的包括以下几种：1. 单点定位法单点定位法（Point Positioning）是目前最常用的时间同步方法之一。

该方法主要通过接收三颗以上的卫星信号来精确定位接收器的位置和时间。

然后将地面接收器的时钟误差作为常数进行校正，进而实现接收器和卫星之间的时钟同步。

2. 双差定位法双差定位法（Double-Differencing Positioning）是一种在单点定位法的基础上进行改进的时间同步方法。

该方法针对两个接收器之间同时接收多颗卫星信号的情况进行优化，通过比较两个接收器之间的差异来消除不同的误差，进而实现更准确的时钟同步。

3. 相对定位法相对定位法（Relative positioning）是一种较为复杂的时间同步方法，该方法需要同时监测卫星和地面接收器的运动状态和轨迹变化情况，并通过解算两者之间的差异来进行时间同步。

相对定位法在信号传输误差、多路径效应等方面有一定的优势，但是需要较为复杂的数据处理和算法解析，适用范围相对较小。

三、时钟同步技术的发展趋势随着卫星导航系统的不断普及和更新换代，时钟同步技术也在不断发展和创新。

导航系统的时间同步方式时间是导航过程中非常重要的参数，很多外部设备在与导航系统协同工作时，也经常需要与导航系统保持时间上的一致性才能正常的实现相关功能，如果时间同步出了问题，最终的点云也会产生相应的扭曲与偏离。

同时，对导航系统的内部来说时间同步也不可或缺，包括卫星导航接收机、惯性测量单元等多种不同传感器采集的物理量存在很强的时间相关性，会同步发生变化，如果没有进行时间同步，那么在后续的数据融合时就会产生误差，影响最终的导航结果。

今天我们就来了解一下导航系统中是怎样实现时间同步的吧。

常用的同步方式常用的同步方式有串口协议、NTP网络协议同步及脉冲同步的方式，但不同的方式可以实现的同步精度也有所区别，通常来说串口协议、NTP网络协议可以实现毫秒级的同步精度，但对于很多对同步精度有更高要求的导航系统来说，最常用的方法就是脉冲同步了，这也是我们今天介绍的重点。

脉冲同步，顾名思义就是使用脉冲，确切的说是使用脉冲的上升沿或者下降沿作为同步的时刻标识。

根据脉冲的输入输出方向，脉冲同步又可以分为主动同步和被动同步两种，其中主动同步是指组合导航系统或某传感器按自身既定的时序工作，同步脉冲作为系统的一个输出信号，在内部时间的统一协调下对某事件节点的导航信息进行采集并主动对外发送同步脉冲，与此同时内部继续进行数据处理、解算并将刚才脉冲对应时刻的导航信息进行输出。

这种主动同步在导航系统内通常被称作PPS（Pulses Per Second）或TOV（Time of Validity）。

被动同步与主动同步不同，导航系统或传感器的工作时序是外部触发式的，对系统来说同步脉冲是一个输入信号，每次收到同步脉冲再进行相应的数据采集、处理、解算并输出（非强迫症可以跳过的括号：其实这样说不太严格，很多系统仍然是按内部时序不断的执行数据采集、处理、解算的机制，只不过在收到外部的触发脉冲时才进行数据发送的动作）。

这种被动同步的小名还有External Trigger，或Event Mark，或者Mark。

天合导航通信技术有限公司时钟同步基本原理及 卫星导航系统原理概述1天合导航通信技术有限公司1 时钟同步基本原理概述..............................................3 1.1 授时系统 ....................................................3 1.1.1 天文时间...............................................3 1.1.2 原子钟.................................................3 1.1.3 授时系统描述...........................................4 1.2 时间概念 ....................................................4 1.2.1 什么是世界时？.........................................4 1.2.2 什么是原子时和协调时？.................................5 1.3 时间基准 ....................................................6 1.4 时间测量 ....................................................7 1.5 时间同步 ....................................................8 1.6 时间应用 ...................................................11 1.7 相关概念 ...................................................12 1.7.1 闰秒（跳秒）..........................................12 1.7.2 时间台阶..............................................14 1.7.3 授时方式：............................................16 1.7.3.1 长波 ............................................16 1.7.3.2 短波 ............................................17 1.7.3.3 关于电波钟 ......................................18 1.7.4 卫星授时..............................................18 2 卫星导航系统及其授时原理概述.....................................20 2.1 概述 .......................................................20 2.2 卫星导介航系统简 ...........................................20 2.2.1 美国全球定位系统......................................20 2.2.2 俄罗斯的全球导航卫星系统 （GLONASS）..................21 2.2.3 欧洲的伽利略导航卫星系统计划..........................22 2.2.4 北斗导航定位系统......................................22 2.3 卫星导航的作用 .............................................22 2.3.1 卫星导航..............................................22 2.3.2 精确定位..............................................22 2.3.3 精确授时..............................................22 2.3.4 短报文通信............................................23 2.4 GPS 原理及应用..............................................23 2.4.1 概述..................................................23 2.4.2 GPS 的组成 ............................................23 2.4.2.1 GPS 卫星星座.....................................23 2.4.2.2 地面监控系统 ....................................24 2.4.2.3 GPS 信号接收机...................................24 2.5 GPS 的定位原理..............................................25 2.5.1 位置差分原理..........................................25 2.5.2 伪距差分原理..........................................25 2.5.3 载波相位差分原理......................................26 2.6 GPS 的授时原理..............................................262天合导航通信技术有限公司1时钟同步基本原理概述1.1授时系统 授时系统是确定和发播精确时刻的工作系统。

北斗同步时钟解决方案一、引言北斗导航卫星系统是我国自主研发的卫星导航系统，具有广泛的应用前景。

为了确保北斗系统的精准定位和时间同步，需要采用同步时钟解决方案。

本文将详细介绍北斗同步时钟解决方案的原理、技术要求以及实施步骤。

二、原理北斗同步时钟解决方案的原理是利用卫星信号传输时间信息，并通过接收和处理这些信号来实现时钟同步。

具体步骤如下：1. 接收北斗卫星信号：使用北斗接收设备接收卫星信号，确保接收信号的质量和稳定性。

2. 信号处理：对接收到的卫星信号进行处理，提取出时间信息，并进行精确计算。

3. 时钟同步：将处理后的时间信息应用于时钟系统，实现时钟同步。

三、技术要求为了确保北斗同步时钟解决方案的稳定性和可靠性，需要满足以下技术要求：1. 高精度：时钟同步误差应控制在毫秒级别以内，确保时间同步的准确性。

2. 高可靠性：解决方案应具备良好的抗干扰能力，能够在复杂环境下保持正常工作。

3. 高稳定性：解决方案应能够长时间稳定运行，不受外界因素的影响。

4. 易于集成：解决方案应具备良好的可扩展性和兼容性，便于与现有系统进行集成。

四、实施步骤实施北斗同步时钟解决方案的步骤如下：1. 系统设计：根据实际需求，设计合理的系统架构和功能模块，确保解决方案能够满足要求。

2. 设备选型：选择合适的北斗接收设备和时钟同步设备，确保设备性能和功能满足要求。

3. 设备安装：按照设备厂商提供的安装指导，将设备安装在合适的位置，确保接收信号的质量和稳定性。

4. 系统调试：对安装完成的设备进行调试，确保设备正常工作，并进行性能测试，验证解决方案的有效性。

5. 系统集成：将北斗同步时钟解决方案与现有系统进行集成，确保解决方案能够与其他系统共同工作。

6. 运行维护：定期对解决方案进行维护和保养，确保系统稳定运行，并及时处理可能出现的故障。

五、应用案例北斗同步时钟解决方案已经成功应用于多个领域，包括交通运输、电力系统、通信网络等。

以下是一个应用案例：某高速公路管理系统利用北斗同步时钟解决方案，实现了高速公路收费站的时间同步。

如何使用全球导航卫星系统进行时间同步测量全球导航卫星系统（GNSS）是一种用于定位和导航的先进技术。

然而，除了定位和导航之外，GNSS还可以用于时间同步测量。

基于GNSS的时间同步测量已经成为许多应用领域的关键技术，包括电力系统、金融交易和科学实验。

GNSS是由一组卫星和地面控制站组成的系统，最著名的是美国的GPS系统。

这些卫星通过向用户发送精确的时间信号和位置信息，可以帮助用户准确地测量时间。

在这个过程中，用户的设备接收卫星信号，并通过计算卫星信号传播的时间和距离来测量时间。

在使用GNSS进行时间同步测量之前，我们需要先确保用户的接收设备能够接收到有效的卫星信号。

对于大多数用户来说，这意味着确保设备在开放的空旷环境中，远离高大的建筑物、树木和其他物体。

此外，接收设备的天线应该具有较好的天线增益和极低的噪声指数，以获得较强的卫星信号。

一旦设备接收到了有效的卫星信号，我们就可以开始进行时间同步测量了。

首先，我们需要将接收到的卫星信号与本地的系统时钟进行比较。

因为卫星信号是通过无线电信号传输的，这将导致信号的传播速度为光速，而系统时钟通常是由晶振产生的，其精度相对较低。

因此，我们需要对卫星信号和系统时钟进行校准，以获得更准确的时间测量结果。

校准卫星信号和系统时钟的一种常用方法是使用精确的参考源。

可以采用原子钟或同步时钟作为参考源，它们具有非常高的时间精度。

然后，我们可以将卫星信号和系统时钟与参考源进行比较，从而获得准确的时间偏差。

这样，我们就可以使用这个时间偏差来进行时间同步测量。

除了校准卫星信号和系统时钟之外，还有其他一些因素可能会影响时间同步测量的准确性。

例如，大气条件、卫星轨道偏差和多径效应都可能导致时间测量的误差。

为了解决这些问题，我们可以采用一些技术手段来提高时间同步测量的准确性。

其中一个技术手段是使用差分测量。

差分测量通过同时接收来自多个卫星的信号，并将各个卫星信号进行比较，消除受到的干扰和误差。

使用全球导航卫星系统进行时间同步的步骤尽管我们生活在一个世界上时间通信的领域中，但有时我们注意到我们对于所处位置的准确时间并不感到满意。

准确的时间同步对于许多领域来说至关重要，包括金融、科学研究和交通运输等。

全球导航卫星系统（GNSS）可以为我们提供高精度和全球范围内的时间同步功能。

本文将介绍使用GNSS进行时间同步的步骤。

1. 确定基准站点要使用GNSS进行时间同步，首先需要确定一个具有准确时间源的基准站点。

这个基准站点应位于您希望同步时间的区域内，并且具有精确的时间参考。

通常，国家标准时间服务提供商或科研机构提供这样的基准站点。

确保该站点的时间参考源已经进行过校准，并且具备较高的精度和准确性。

2. 安装接收器和天线在基准站点确定后，接下来需要准备并安装GNSS接收器和天线。

GNSS接收器是一种可以接收卫星信号并计算出准确时间的设备。

将接收器和天线放置在适当的位置，以便能够最大限度地接收到卫星信号。

确保接收器与计算机或网络设备连接，这样可以通过网络将时间数据传输到其他位置。

3. 连接到卫星将接收器和天线连接到卫星是进行时间同步的关键步骤。

接收器将接收到的卫星信号转化为时间数据，并将其传输到计算机或网络设备进行进一步处理。

安装接收器时应遵循相应的操作手册和使用说明，确保正确连接并正确设置接收器的参数和选项。

4. 接收卫星信号一旦接收器和天线完成安装和连接，接收卫星信号的过程就开始了。

接收器将扫描天空中的卫星，并尝试接收它们发出的信号。

接收器会将接收到的信号与事先配置的卫星数据进行比较，并计算出准确的时间。

这个过程可能需要一些时间，尤其是在初次使用接收器时。

请耐心等待，直到接收器成功接收到足够的卫星信号。

5. 校准时间一旦接收器成功接收到卫星信号并计算出准确时间，就需要对时间进行校准。

将接收器与基准站点提供的准确时间进行比较，并调整接收器的时间设置，使其与基准站点的时间一致。

这确保了接收器获得的时间数据具有高精度和准确性。

卫星导航系统时间同步方法综述作者：贾杰峰来源：《中国科技博览》2013年第32期摘要：时间同步技术的实现方法和能够达到的精度对于系统稳定高效运行发挥着越来越重要的作用。

本文对实现时间同步的几种方法进行了介绍，并指出了设备的复杂程度，列出了各自的优缺点。

关键词：卫星导航时间同步单向法双向法激光法中图分类号：E835.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-375-011.引言随着科技的高速发展，整个社会领域对于时间同步的精度提出了越来越高的要求。

航空航天、卫星导航、电力系统、金融系统、机场着落等各个领域都需要稳定，精确的时间基准。

时间同步就是将处在不同地点的两个时钟保持一致，在对时间同步精度要求较高的系统中，通常采用的方法是使用高稳定度和高准确度的原子钟来产生时间基准信号。

卫星导航定位系统中要想获得高精度定位结果，各卫星必须拥有高精度的同步时间。

目前常见的时间同步方法有搬运钟法、单向时间同步法、双向时间同步法以及激光时间同步法。

2.搬运钟法搬运钟法，顾名思义是把标准时钟基准搬运到各个需要同步的地点，将需要进行同步的时钟调整到与已知基准钟一致，以此类推，使每个同步点的时钟与基准钟一致。

搬运钟方法的原理非常简单，但在实际应用中受限因素较多。

首先，通常采用飞机搬运标准时钟，这样就要求在飞机中建立恒温恒湿的环境，所以在搬运过程中不可避免的会影响标准钟的时间精度。

另外，如搬运过程中的震动，两个地点的海拔不同、温度不同等都会影响标准时钟的精度，此外该方法也不能实现时间同步的实时性，不具有便捷性，所以现在很少采用搬运钟来实现时间同步。

3.单向时间同步单向时间同步指地面钟系统单方向接收卫星信号，把卫星上的播发的时间信息作为基准，实现星载钟与地面钟的同步，从而得到统一的时间。

实现的方式有两种：一种是由地面主控站发播标准时间频率信号经过卫星转发器向覆盖区内转播，需要定时的用户接收信号进行本地时钟的同步；另一种是导航星座携带原子钟，由导航星座直接发播标准时间信号，并给出卫星位置信息及发播时刻，用户接收到时间频率信号后计算时延和时延修正，完成定时。

一种卫星时钟同步的方法卫星时钟同步是一种用于保持卫星的内部时钟与地面控制中心的时钟精确同步的方法。

在卫星通信和导航系统中，确保卫星时钟与地面控制中心时钟的同步非常重要，因为它直接影响到定位和导航的准确性。

以下是一种卫星时钟同步的方法：1.信号传播延迟补偿：卫星发射的信号在传播过程中会遇到大气、离心力、地球引力等因素的影响，导致信号的传播时间有所延迟。

因此，地面控制中心需要对接收到的信号进行延迟补偿，消除传播延迟对时钟同步的影响。

2.伪距测量：在卫星导航系统中，卫星发射的信号会被接收器接收到并测量信号的传播时间，通过信号传播时间和光速的关系，可以计算出信号传播的距离。

地面控制中心可以通过对多个卫星的伪距测量结果进行组合和处理，来估计卫星和地面控制中心时钟的相对误差，并进行相应的时钟调整。

3.纠正误差建模：卫星内部时钟的精确度受到多种因素的影响，包括温度变化、机械振动、非线性漂移等。

地面控制中心可以对这些误差源进行建模，并通过对误差进行估计和补偿来实现时钟同步。

4.航天器时间标定：在卫星发射前，可以通过实验室测试对卫星的时钟进行精确标定。

实验室测试可以通过比较卫星时钟和高精度原子钟的差距来评估卫星时钟的准确度，并进行相应的校正。

这样，在卫星发射后，地面控制中心可以通过与标定结果进行比较来判断卫星时钟的漂移情况，并对卫星时钟进行在线调整。

5.时间传输通道保障：卫星与地面控制中心之间的时钟同步依赖于稳定可靠的时间传输通道。

地面控制中心需要部署一套完善的通信网络和时钟同步系统，以确保时间信号的准确传输。

同时，对于卫星通信系统而言，需要考虑信道延迟、传输损耗等因素，尽量减小信号传输产生的误差。

以上是一种卫星时钟同步的方法，通过对传播延迟进行补偿、利用伪距测量进行校准、建模纠正误差、进行时间标定和保障时间传输通道的准确性，可以实现卫星时钟与地面控制中心时钟的精确同步。

这样一种完善的时钟同步方法可以提高卫星通信和导航系统的精确性和可靠性，确保定位和导航的准确性。