为什么卫星定位系统中必须有一颗卫星来矫正时钟误差

由于不是使用同步卫星，因此卫星相对于地面进行高速移动。所以必须使用相对论进行卫星时间的修正。

参照三球交汇定位的原理，根据3颗卫星到用户终端的距离信息，根据三维的距离公式，就依靠列出3个方程得到用户终端的位置信息，即理论上使用3颗卫星就可达成无源定位，但由于卫星时钟和用户终端使用的时钟间一般会有误差。

而电磁波以光速传播，微小的时间误差将会使得距离信息出现巨大失真，实际上应当认为时钟差距不是0而是一个未知数t，如此方程中就有4个未知数，即客户端的三位坐标（X，Y，Z），以及时钟差距t；

故需要4颗卫星来列出4个关于距离的方程式，最后才能求得答案，即用户端所在的三维位置，根据此三维位置可以进一步换算为经纬度和海拔高度。

若空中有足够的卫星，用户终端可以接收多于4颗卫星的信息时，可以将卫星每组4颗分为多个组，列出多组方程，后通过一定的算法挑选误差最小的那组结果，能够提高精度。

电磁波以30万千米/秒的光速传播，在测量卫星距离时，若卫星钟有一纳秒（十亿分之一秒）时间误差，会产生三十厘米距离误差。尽管卫星采用的是非常精确的原子钟，也会累积较大误差，因此地面工作站会监视卫星时钟，并将结果与地面上更大规模的更精确的原子钟比较，得到误差的修正信息。

最终用户通过接收机可以得到经过修正后的更精确的信息。当前有代表性的卫星用原子钟大约有数纳秒的累积误差，产生大约一米的距离误差。

为提高定位精度，还可使用差分技术。在地面上建立基准站，将其已知的精确坐标与通过导航系统给出的坐标相比较，可以得出修正数，对外发布，用户终端依靠此修正数，可以将自己的导航系统计算结果进行再次的修正，从而提高精度。例如，全球定位系统使用差分全球定位系统后，定位精度可达到5米左右。

扩展资料：

空间定位原理

在空间中若已经确定A、B、C三点的空间位置，且第四点D到上述三点的距离皆已知的情况下，即可以确定D的空间位置。

原理如下：因为A点位置和AD间距离已知，可以推算出D点一定位于以A为圆心、AD为半径的圆球表面，按照此方法又可以得到以B、C为圆心的另两个圆球，即D点一定在这三个圆球的交汇点上，即三球交汇定位。北斗的试验系统和正式系统的定位都依靠此原理。

GPS授时准确，因为GPS授时是一种接受GPS卫星发射的低功率无线电信号，通过计算得出GPS时间的接受装置。为获得准确的GPS时间，GPS时钟必须先接受到至少4颗GPS卫星的信号，计算出自己所在的三维位置。在已经得出具体位置后，GPS时钟只要接受到1颗GPS卫星信号就能保证时钟的走时准确性。
网络授时是指NTP协议全称网络时间协议(Network Time protocol)。它的目的是在国际互联网上传递统一、标准的时间。具体的实现方案是在网络上指定若干时钟源网站，为用户提供授时服务，并且这些网站间应该能够相互比对，提高准确度。
GPS授时系统是针对自动化系统中的计算机、控制装置等进行校时的高科技产品，GPS授时产品它从GPS卫星上获取标准的时间信号，将这些信息通过各种接口类型来传输给自动化系统中需要时间信息的设备（计算机、保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、安全自动装置、远动RTU），这样就可以达到整个系统的时间同步。

网络时钟同步服务器 主要偏重于网络时钟同步功能并未描述时钟信号来源。

北斗时钟同步服务器 既描述了时钟信号来源是北斗系统，又说明了时钟同步功能。

网络时钟同步服务器和北斗时钟同步服务器除了时钟信号来源，基本功能差不多。

计算机网络系统推荐架设自己的时钟服务器，推荐京准电子科技 HR-901GB型

目前计算机网络中各主机和服务器等网络设备的时间基本处于无序的状态。随着计算机网络应用的不断涌现，计算机的时间同步问题成为愈来愈重要的事情。以Unix系统为例，时间的准确性几乎影响到所有的文件 *** 作。 如果一台机器时间不准确，例如在从时间超前的机器上建立一个文件，用ls查看一下，以当前时间减去所显示的文件修改时间会得一个负值，这一问题对于网络文件服务器是一场灾难，文件的可靠性将不复存在。为避免产生本机错误，可从网络上获取时间，这个命令就是rdate，这样系统时钟便可与公共源同步了。但是一旦这一公共时间源出现差错就将产生多米诺效应，与其同步的所有机器的时间因此全都错误。

网络时钟服务器

另外当涉及到网络上的安全设备时，同步问题就更为重要了。这些设备所生成的日志必须要反映出准确的时间。尤其是在处理繁忙数据的时候，如果时间不同步，几乎不可能将来自不同源的日志关联起来。 一旦日志文件不相关连，安全相关工具就会毫无用处。不同步的网络意味着企业不得不花费大量时间手动跟踪安全事件。现在让我们来看看如何才能同步网络，并使得安全日志能呈现出准确地时间。

*** 作步骤如下：
1、首先点击右下角的时间标签，然后点击更改日期和时间设置；
2、接着点击“更改时区”按钮；
3、然后先设置UTC+08:00北京，重庆。。。时区；
4、确定后，我们再到internet时间，点击更改设置按钮；
5、点击internetwinwin7com时间选项卡下的更改,勾选与internet时间服务器同步,然后在服务器地址栏输入国家授时中心服务器的IP地址：2107214544，单击“立即更新”按钮,最后确定就可以了。
中国科学院国家授时中心，位于陕西省西安市临潼区，前身为陕西天文台，是以时间频率研究、授时服务为主，同时开展天体测量学、太阳物理、日地关系、天体力学、人造卫星观测与研究的综合性天文研究机构。

子母钟是一种授时的时钟系统，它是由子钟和母钟组成的。子钟是一种显示时间的设备，它可以分为指针式子钟、数字式子钟、LED子钟。而母钟是一种授时的设备，母钟一般被称为时间服务器、时钟服务器、时间同步服务器、时钟同步服务器等等。
子钟和母钟相结合的使用方式就被称为子母钟系统。一般子母钟系统的授时方式是通过网络形式进行传输时间信息的，这样的授时方式使用简单方便。母钟所提供的时间信息是卫星时间，并通过网络授时方式传输给子钟，这种时间信息更为准确。
子母钟系统的应用一般由网络子钟和时间服务器组成。在应用过程中网络子钟根据场景不同可选择，指针式网络子钟、数字式网络子钟、天文作战时钟、医院手术室时钟等。而时间服务器也可根据使用场景和环境不同可选择，GPS北斗双卫星授时，或者在一些受限于GPS卫星的行业可选择北斗卫星授时。时间服务器还可根据授时设备的数量，从而改变网口为千兆或百兆。根据授时的种类增加网口信息、串口信息、B码信息、PTP信息等。
子母钟系统可应用于一些对时间要求非常精准和授时时间要统一的行业和场所，比如医院、学校、工厂、体育场、收费站、公安系统、科研机构等等。随着需求的广泛和多样，子母钟系统也在不断改进和升级。本公司时间服务器增加防火墙保护、SYN-flood防御、网络状态查询诊断等功能，而子钟具有多种显示内容和尺寸，以及子钟采用亚克力面板，是子钟显示光亮和美观。所以本公司子母钟可以广泛应用于各种场所和一些特殊保密行业。
子母钟系统的授时原理SYN2151型NTP时间同步服务器，通过GPS授时天线接收GPS北斗卫星信号的标准时间信息，母钟收到GPS、北斗卫星信号后，并以网络输出将时间信息经过交换机转换，并传输给NTP网络子钟SYN6109、计算机系统、监控设备、弱电子系统、及其他需要授时的设备，母钟接入时钟网管监控系统，用来管理和维护系统，以及统一局域网和电脑的时间，实现时间同步。并且母钟在没有卫星信号时候，可以通过内部温补晶振进行守时，以保证时间的准确性。时钟源也可以选择恒温晶振、铷原子钟、驯服铷钟模块等。

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