北斗授时简介

中国北斗卫星导航系统介绍1、人造地球卫星特点及种类用途广、种类繁多，有太空“信使”通信卫星、太空“遥感器”地球资源卫星、太空“气象站”气象卫星、太空“向导”导航卫星、太空“间谍”侦察卫星、太空“广播员”广播卫星、太空“测绘员”测地卫星、太空“千里眼”天文卫星等，组成一个庞大的“卫星世家”。

2、人造地球卫星飞行原理人造地球卫星能在地球轨道上运行，首先是因为它具有第一宇宙速度（7.9千米／秒），还有就是因为地球的引力（向心力）一直拉着它，正向细绳子拉着石子一样。

如果卫星飞行速度快，离心力超过地球引力时，卫星聚会脱离地球飞向远方的太空。

3、北斗卫星导航系统工作原理北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）NavigationSatellite System﹞是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），是除美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。

北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性这4项原则。

2011年4月10日4时47分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号甲运载火箭，成功将第八颗北斗卫星送入太空预定转移轨道。

2011年7月27日5时44分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将第九颗北斗卫星送入预定转移轨道。

北斗卫星导航系统的工作过程是：首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。

用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。

中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。

对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号，经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。

一概述1.1 北斗一号“北斗一号”卫星导航系统的设计方案是由“两弹一星”功勋奖章获得者、中国科学院院士陈芳允先生于1983年提出来的。

按照陈院士的方案, 我国于1988~1989年利用现有2颗C 频段通信卫星成功地进行了定位原理的试验。

1993年,我国进一步进行了双星定位系统的试验,从而奠定了全面建设北斗卫星试验系统的基础。

1994年,北斗导航试验卫星经过国家批准立项,全面启动了导航试验卫星系统建设工作。

2000年10月31日、12月20日和2003年5月25日,我国使用CZ-3A火箭分别成功地发射了”北斗一号”卫星导航系统的第一、二、三颗卫星,组成了一个完整的区域性卫星导航定位系统,至此,我国成为继美国、苏联之后第三个拥有卫星导航定位系统的国家。

北斗一号卫星定位系统的英文简称为BD，在ITU（国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和S波段（接收）。

该系统由三颗（两颗工作卫星、一颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号）、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。

北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，授时精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，北斗导航系统三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。

可以为中国全境和周边部分邻国提供定位、导航、授时和简易通讯服务。

1.2 北斗二号根据国务院新闻办公室2006年10月12日发布的《2006年中国的航天》白皮书, 北斗卫定位系统已作为中国未来5年的五大航天科技工程( 221工程)之一列入国家航天事业的发展计划。

按照规划，北斗卫星导航定位系统将有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，采用东方红3号卫星平台。

30颗非静止轨道卫星又细分为27颗中轨道(MEO)卫星和3颗倾斜同步(IGSO)卫星组成，27颗MEO卫星平均分布在倾角55度的三个平面上，轨道高度21500公里。

按照建设规划，2012年左右，北斗卫星导航系统将首先提供覆盖亚太地区的导航、授时和短报文通信服务能力。

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。

中国北斗卫星导航系统技术原理当时美国科学家们即倡议利用卫星，为其“北极星”核动力弹道导单潜艇进行定位导航，以修正惯性导航系统的时间累积误差。

于是美国在1958年提出利用“多普勒频移效应”与“标准时间差”定位原理的第一代卫星定位系统经纬仪(Transit)构想，1960年4月开始发射首枚卫星，1964年提供军用服务，1967年更开放给民间使用，此后曾进行两次改进，1988年8月进行最后一次发射，2000年系统报废。

“经纬仪卫星导航定位系统”的成功，导致美国与苏联研发与建构更大规模、高精度的卫星导航定位系统，即全球定位系统(GPS)与全球导航卫得系统(GLONASS)。

1983年，大陆开始筹划卫星导航定位系统，1986年初，大陆正式以双星快速定位通信系统为名开始进行整个计划，并由北京跟踪与通信技术研究所负责研发。

当时大陆专家研究报告提出多种卫星导航定位系统的构想，经过深入评析，多数专家认为，利用2枚或3枚位于地球同步轨道的通信卫星进行导航定位的方案比较适合大陆。

由于当时大陆航天科技实力，已具有制造与发射同步轨道通信卫星的能力，也已建立卫星地面追踪网，有相当规模的卫星轨道数据处理中心，所以有利于发挥既有的卫星资源与地面设施功能；另一方面也顾及到大陆经济力量有限，因为此项发展需要24颗卫星类似美国GPS的卫星导航定位系统，需要大量经费，当时大陆尚无此财力。

1986年底大陆研发单位就提出了总体技术方案和试验方案，预估只要3年时间，就可利用已在轨道的2枚同步卫星进行整体演练，验证导航定位原理，并检验系统实用性，寻找实现双星导航定位的技术途径。

就在大陆筹备双星定位系统期间，大陆专家发现1982年美国已有3名科学家开始发展一个利用3枚同步轨道卫星，名为GEOSTAR的定位系统，还获得多项专利。

但是后来因为功能更佳的GPS全球定位系统发展迅速，使得研发中的GEOSTAR系统资金被撤走，在1991年宣告失败。

由于GEOSTAR最后也将使用3枚卫星定位改为双星定位，因此大陆仍宣称使用双星定位的概念是其最早提出并实现的。

北斗简介北斗简介一、概述2000年十月和十二月，中国两次成功发射“北斗”导航试验卫星，为中国“北斗”导航系统建设奠定了基础。

“北斗”导航系统为全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统，主要为公路、铁路交通及海上作业等领域提供导航定位服务。

“北斗导航试验卫星”由中国航天科技集团空间技术研究院研制。

北斗卫星导航定位系统目前是由定位于赤道上空的两颗地球同步卫星、地面中心站、用户终端三部分组成的。

定位可以由用户终端向中心站发出请求，中心站对其进行定位后将位置信息广播出去由该用户获取，也可以由中心站主动进行指定用户的定位，定位后不将位置信息发送给用户，而由中心站保存。

北斗导航系统在国际电信联盟登记的频段为卫星无线电定位业务频段，上行为L频段（频率1610～1626．5MHz），下行为S频段（频率2483．5～2500MHz）；登记的卫星位置为赤道面东经80度、140度和110．5度（最后一个为备份星星位）。

二、定位原理北斗系统由2颗经度上相距60度的地球静止卫星（GEO）对用户双向测距，由1个配有电子高程图的地面中心站定位，另有几十个分布于全国的参考标校站和大量用户机。

它的定位原理是：以2颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机距离为半径，形成2个球面，用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。

电子高程地图提供的是一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。

求解圆弧线与地球表面交点即可获得用户位置。

如果不附加其它信息，仅凭定位于赤道上空的同步轨道上的两颗卫星所提供的测距数据是难以有效解算目标位置的三维坐标分量的。

经过分析，当下列条件满足时，可以通过适当的数学运算确定出目标位置：1）已知目标所处位置的大地纬度；2）已知目标位置的大地高程，及其在某一给定时刻位于赤道平面的南侧或北侧；3）目标处于匀速运动状态，且已知其起始位置；4）目标处于匀变速运动状态，且已知其初始位置的坐标分量；5）可以建立起目标的运动学/动力学模型，并可确定其初态。

最强中国北斗芯每三百万年差一秒铷钟授时应用在哪？现代社会的许多方面都对高精度授时提出了应用需求，如电网运行、移动通信、高速数字通信、金融计算机网络安全，数字化广播电视网—电信网—计算机网络三网融合、航空航天、卫星发射及监控、军用通信网络、预警雷达网、多兵种武器协同作战、智能化交通、地质、测绘、导航、气象、科学计量、减震救灾和国家安全等。

我们先了解下北斗授时北斗卫星授时可以提供全天候、全球性、高效快速、高精度的标准时间信息，而且噪音干扰等极小。

但面对GPS授时技术，设备占领我国90%以上的卫星授时用户市场，我国自主研发的北斗卫星导航系统及授时应用担负着重大使命。

北斗系统时钟通过星载高精度原子钟和UTC时间同步，地面用户北斗接收机接收到来自卫星的时钟信号后，即可完成高精度时间的传递，满足日常生活中的各种时间需求。

其具体的授时方式，一般有单站法（几个卫星对一个UTC）、单星共视法（一个卫星对多个UTC）、多星共视法等（多个卫星对多个UTC）。

单站法授时简单，设备需求量少，授时精度为50纳秒，多用于对精度要求不高的场景。

单星共视法和差分信号差不多，能够抵消多项共模传输误差，可以达到20纳秒的精度。

多星共视法类似于单星共视法，也可以抵消多项共模误差，定时精度为5纳秒。

目前，应用于通信、电力、金融行业的高精度授时主要采用第三种方式，实现区域、铁道站点高精度的时间同步。

电信网同步与移动通信无线通信系统属于基站同步系统，基站建无线信道的帧同步及基站切换、漫游都需要精确的时间控制。

当基站时钟精度误差超过限定的纳秒级，会导致基站间用户切换失败，出现打电话掉线、通话质量下降、串线等。

当基站时钟精度在规定时间内没有恢复，基站会退出服务导致基站内的用户服务中断，手机掉线，这就是我们为什么部分地区一上午都没有网络，而移动公司说“升级”的原因。

可见，一个可靠和高精度的时钟源对移动通信来说，非常重要。

目前，大部分的通信采用GPS 作为基站同步时钟，但是由于受美国限制，存在自主性差、安全性低的问题，同时由于系统没有备份，可能导致GPS工作异常时，通信质量受到影响，为保证满足自主5G无线通信系统对时间同步的要求与国际安全需要，现在的4G\5G中加入北斗授时技术来解决GPS在不可用的情况下网络通信系统授时同步问题。

北斗卫星导航系统常识简介一、北斗卫星导航系统现状中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。

是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后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。

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。

北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星（又称24小时轨道，指轨道平面与赤道平面重合，卫星的轨道周期等于地球在惯性空间中的自转周期，且方向亦与之一致，即卫星与地面的位置相对保持不变，故这种轨道又称为静止卫星轨道。

一般用作通讯、气象等方面）和30颗非静止轨道卫星组成，2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。

中国正在实施北斗卫星导航系统建设，截止2016年10月已成功发射16颗北斗导航卫星。

2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

北斗导航系统是覆盖中国本土的区域导航系统，覆盖范围东经约70°-140°，北纬5°-55°。

北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。

该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。

特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。

北斗产业应用前景广阔，预计到2020年，仅北斗卫星导航市场将达到年产值4000亿元人民币，年复合增长率达到40%以上。

北斗卫星导航系统 - 简介北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国独立发展、自主运行，并与世界其他卫星导航系统兼容互用的全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统既能提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，还具备短报文通信、差分服务和完好性服务特色，是中国国家安全、经济和社会发展不可或缺的重大空间信息基础设施。

北斗卫星导航系统包括北斗一号和北斗二号两代导航系统。

其中北斗一号用于中国及其周边地区的区域导航系统，北斗二号是类似美国GPS的全球卫星导航系统。

[1]北斗卫星导航系统建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的中国卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。

[2]三步走按照“质量、安全、应用、效益”的总要求，坚持“自主、开放、兼容、渐进”的发展原则，北斗卫星导航系统按照“三步走”的发展战略稳步推进。

具体如下：第一步，2000年建成北斗卫星导航试验系统，使中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。

第二步，建设北斗卫星导航系统，2012年左右形成覆盖亚太大部分地区的服务能力。

第三步，2020年左右，北斗卫星导航系统形成全球覆盖能力。

[3][4]北斗卫星导航系统 - 系统组成北斗卫星导航系统包括北斗一号和北斗二号的2代系统，由空间段，地面段，用户段三部分组成。

空间段空间段包括五颗静止轨道卫星和三十颗非静止轨道卫星。

地球静止轨道卫星分别位于东经5 8.75度、80度、110.5度、140度和160度。

非静止轨道卫星由27颗中圆轨道卫星和3颗同步轨道卫星组成。

地面站北斗导航卫星应用战略图地面段包括主控站、卫星导航注入站和监测站等若干个地面站。

主控站主要任务是收集各个监测站段观测数据，进行数据处理，生成卫星导航电文和差分完好性信息，完成任务规划与调度，实现系统运行管理与控制等。

未来发展
未来，北斗系统将持续提升服务性能，扩展服务功能，增强连续稳定运行能力。

2020年年底前，北斗二号系统还将发射1颗地球静止轨道备份卫星，北斗三号系统还将发射6颗中圆地球轨道卫星、3颗倾斜地球同步轨道卫星和2颗地球静止轨道卫星，进一步提升全球基本导航和区域短报文通信服务能力，并实现全球短报文通信、星基增强、国际搜救、精密单点定位等服务能力。

[5]基本导航服务。

为全球用户提供服务，空间信号精度将优于0.5米；全球定位精度将优于10米，测速精度优于0.2米/秒，授时精度优于20纳秒；亚太地区定位精度将优于5米，测速精度优于0.1米/秒，授时精度优于10纳秒，整体性能大幅提升。

短报文通信服务。

中国及周边地区短报文通信服务，服务容量提高10倍，用户机发射功率降低到原来的1/10，单次通信能力1000 汉字（14000比特）；全球短报文通信服务，单次通信能力40汉字（560比特）。

星基增强服务。

按照国际民航组织标准，服务中国及周边地区用户，支持单频及双频多星座两种增强服务模式，满足国际民航组织相关性能要求。

国际搜救服务。

按照国际海事组织及国际搜索和救援卫星系统标准，服务全球用户。

与其他卫星导航系统共同组成全球中轨搜救系统，同时提供返向链路，极大提升搜救效率和能力。

精密单点定位服务。

服务中国及周边地区用户，具备动态分米级、静态厘米级的
精密定位服务能力。

北斗卫星组网。