“北斗一号”系统授时技术简介

   成功案例

    国家授时中心、电力系统： B 码授时系统

    某时频研究所：频率校准设备

    某通讯设备研究所：北斗同步时钟

一.北斗系统概述

   随着信息传输和信息安全需求的增加，卫星导航和授时在通信、电力、控制等工业领域和国防领域有着广泛和重要的应用。 GPS 导航和授时已经在多个领域得到广泛的应用，但是由于受美国各种限制，所以在通讯和电力的一些特殊领域，出于对信息安全性考虑，诸多用户逐渐采用我国自主研发的“北斗一号”系统用于导航和授时。   
   我公司自主研发的无源北斗授时主板 BD-6 ，可以实现自主定位和授时，目前该产品已经在电力系统、通讯系统的诸多产品上得到广泛应用，并批量生产。  

二.授时原理

   授时即通过某种方式获得本地时间与“北斗一号”系统的标准时间（或 UTC 时间）的钟差，然后调整本地时钟，使其精度控制在一定的范围之内。我们首先介绍一下“北斗一号”卫星系统。“北斗一号”卫星系统主要有三部分组成：静地导航卫星、地面控制中心和用户部分，如图（一）所示

图（一）

   用户接收机通过接收“北斗一号”卫星导航电文，实时测量本地时钟和北斗系统标准时间（ UTC 时间）的钟差，从而达到授时的目的。北斗授时具有两种方式：单向授时和双向授时，两种方式各有优缺点。

二.单双向授时

   北斗单向授时，如同 GPS 一样，通过被动接收的方式完成授时。由于“北斗一号”系统只有三颗卫星，而需要解算四个未知数 X 、 Y 、 Z 、△ T( 钟差 ) ，所以需要通过外部输入高度或位置来完成授时。我公司自主研发的 BD-6 既可以通过外部输入高度完成授时也可以通过外部输入高度完成授时，接收机在获得高度或位置的情况下，通过接收卫星的导航电文，解算出本地钟差△ T ，调整本地时间给出一个脉冲信号，使其上升沿同步与 BD 标准时间（ UTC 时间）的整秒时刻，并通过串口实时输出脉冲对应的年月日时分秒信息。如图（二）所示。双向授时即采用有源发射的方式授时，用户机向控制中心发送请求，控制中心经过处理，发送时标信号和传播时延给用户接收机，通过修正接收机内部的时钟，输出与控制中心同步的 1pps 信号。如图（三）所示：

三.单双向授时的优缺点

   单双向授时均存在优缺点，如下表（一）目前单向授时随着安全性能高、使用方便、性价比高等优点逐渐在一些领域代替 GPS 授时，如：电力授时、频率校准、通信同步等。

四. 授时型BD-6 OEM板

   静态授时型无源北斗BD-6 OEM板为我公司在国内首家推出的先定位后授时的无源北斗产
品,它基于我国“北斗一号”系统，能够同时观测现有的三颗卫星，实现单星授时。我公司
具有自主知识产权，可以针对各种应用要求，能够提供完善的解决方案。

主 要 功 能
六波束北斗卫星信号全接受功能
完善的北斗卫星信号的性能监测，自动选择卫星信号波束
先定位后授时功能

产 品 特 点
具有自主知识产权
“北斗一号”无源自主定位
无源定位和授时采用共用平台技术
授时精度高
体积小、功耗低、易于集成性

卫 星 接 收 指 标

接收机通道： 6
冷启动首捕时间： ≤ 2 秒
失锁重捕时间： ≤ 1 秒
自动授时时间： ≤ 1分钟
定位数据更新率： 1Hz
授时精度： ≤ 50ns(RMS) （精确输入三维位置）
≤ 70ns(RMS) （高程输入精度小于10米）
尺寸： 60mm × 80mm × 13mm
重量： 80 克
输入电压： 4.5V-5.5V （直流，± 100mV 波纹）
功耗： 2 瓦
工作温度： -40 ℃ ~ +70 ℃
储存温度： -55 ℃ ~ +90 ℃
接口特性： RS-232 电平、波特率可调
接口协议： 输出满足“ NMEA 0183 ”接口要求的信号
1PPS 特性： 1Hz 、 TTL 电平、脉冲宽度 31.25 毫秒