gps授时设备和北斗授时设备哪个精度高?

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GPS授时设备和北斗授时设备在接卫星天线的情况下精度可达NS级别,

 

gps授时设备和北斗授时设备授时原理

无论GPS卫星或者北斗卫星上都搭载了原子钟(铯钟或者是铷钟)。有了精确的时钟,加上地面站的不断校正,卫星系统时间会是非常准确的。卫星会在自己的电文中播发一个时间,播发这个时间的信号边沿是和这个时间值严格对应的。通过测量这个边沿,可以在本地恢复出一个精确的变化边沿,这个边沿是与发射时刻同步的。导航电文中提供了当前时刻所在的“周数”,这个周数是从北斗或者GPS系统的起始时间开始计数的,另外通过计算调制在载波上的伪随机码的信息可以知道当前的周内秒,有了这些信息即可实现授时功能。

gps授时设备和北斗授时设备常见的授时方式

目前主流的时间同步信号及接口方式有1PPS/1PPM、IRIG-B码、RS-232串口和NTP网络授时等。1PPS/1PPM脉冲和IRIG-B码授时精度最高可达到纳秒量级,RS-232和NTP授时一般情况下精度可达毫秒量级。1PPS/1PPM和IRIG-B码和RS-232都需要专用接口和线缆,而NTP方式则可采用网络的方式。

a) 1PPS/1PPM授时方式此格式时间信号每秒或每分时输出一个脉冲信号。显然,脉冲输出不含具体时间信息。

b) B码授时方式IRIG共有A、B、D、E、G、H几种编码标准。其中在时间同步应用中使用最多的是IRIG-B编码,有DC码
(BC电平偏移)、AC码
(1kHz正弦载波调幅)等格式。IRIG-B信号每秒输出一帧,每帧长为一秒。一帧共有100个码元,由不同脉冲宽度的码元来代表二进制0、1和位置标志位。

c)
RS-232串口授时方式时间输出通过EIA标准串行接口发送一串以ASCII码表示的日期和时间报文。时间报文中可插入奇偶校验、时钟状态、诊断结果等丰富的信息。此种方法可以在计算机上使用软件直观的看到当前的时间信息,并且随时的校正计算机时间,使用非常方便。

d)网络授时方式网络授时是使用NTP协议在互联网上传递统一、标准的时间。具体的实现方案是在网络上指定若干时间服务器,为用户提供授时服务,并且这些时间服务器间应该能够相互比对,提高准确度。局域网内所有的PC、服务器和其他设备通过网络与时间服务器保持同步,NTP协议自动判断网络延时,并对得到的数据进行时间补偿。从而使局域网设备时间保持统一精准。

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中国北斗卫星二代的授时精度是10纳秒。纳秒,时间单位。一秒的10亿分之一,北斗授时精度即等于10的负9次方秒。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,达到共视比对授时精度12ns,北斗三代授时精度比北斗二代授时精度提升幅度约19%。

所以目前国内的市场应用,我们大多是选用北斗和GPS双模授时的方式,这样在GPS信号差或者GPS授时精度受到干扰的情况下,产品就会自动切换到北斗授时模式下,北斗授时精度受影响的情况下会自动切换到GPS授时模式下。这样GPS授时和北斗授时是互补的,两者都没有卫星信号的情况下,还可以选择内部的恒温晶振或者铷原子钟去守时,这样可以保持授时设备的持续稳定运行。

成功研制和发射12颗北斗导航卫星,为北斗系统提供从原材料、元器件、核心部组件到卫星,从星上到地面的全链条解决方案,星载氢原子钟和铷原子钟构建强壮的卫星时频系统,龙芯专用芯片得到广泛应用……来自中国科学院的消息说,作为国家战略 科技 力量,该院为北斗全球卫星导航系统建设全力提供 科技 支撑。

实现众多关键技术突破与创新

据中科院微小卫星创新研究院介绍,中科院北斗导航卫星研制团队自2011年起,先后完成12颗北斗导航卫星的研制和发射,为北斗导航系统2018年建成基本系统、提供全球服务,2020年完成完整系统建设、全球组网提供有力支撑,也为中国北斗全球卫星导航系统建设提供出全新的解决方案。

截至目前,中科院北斗导航卫星研制团队已实现众多关键技术突破与创新:

一是打造“中国科学院导航卫星专用平台”,有效增强北斗导航卫星的适应能力和可扩展能力;提出独创的“功能链”设计理念,最大限度完成北斗导航卫星内部各项资源优化整合,并提高功能密度,大幅降低成本。

二是突破全球系统组网卫星的核心关键技术,包括突破基于相控阵的Ka星间链路技术,实现“一星通、星星通”,解决制约北斗全球组网的瓶颈问题;突破高精度时频无缝切换技术,为实现北斗卫星导航全球系统信号高连续性奠定基础;首次在导航卫星上采用大功率氮化镓固态放大器,有效提升信号质量;突破卫星自主诊断恢复技术,在完全没有地面干预情况下,卫星可进行自主 健康 诊断、故障隔离和恢复,大大提高卫星可用性。

三是全面推进自主可控,采用国产龙芯+FLASH的架构,填补国产航天处理器空白,同时实现微波等核心器件全部国产化,带动从材料、器件、部组件、单机到系统整个产业链发展,使核心器部件自主可控。

中科院北斗导航卫星研制团队表示,后续将继续开展导航信号动态功率管理与增强科研攻关,并进一步提升用户体验,为丰富导航理论和推动导航技术进步持续贡献力量。

星载原子钟打造北斗导航“心脏”

星载原子钟被称为导航卫星的“心脏”,原子钟精度决定卫星导航系统的定位和授时精度。

为满足北斗系统工程建设需求,中科院精密测量科学与技术创新研究院梅刚华研究员团队历时20余年 科技 攻关,突破星载铷原子钟精度、小型化、寿命、可靠性和卫星环境适应性强五大关键技术,研制出三代星载铷原子钟,使中国星载铷钟技术实现从无到有、由有到精的跨越,为北斗系统工程建设做出重大贡献。

目前,全部35颗北斗三号卫星都装载梅刚华团队研制的星载铷原子钟,其中第三代星载铷钟精度优于每天05纳秒,可满足北斗分米级导航定位需求。

北斗三号卫星还使用中科院上海天文台研制的星载被动氢原子钟。上海天文台的星载氢原子钟研究始于2002年,2015年完成飞行试验,随后陆续装备北斗三号全球系统组网卫星。氢原子钟不仅具有时间测量精度高的优点,还有助于提升卫星的自主运行能力。

上海天文台的信息处理系统和激光测距技术也在北斗三号系统中得到应用,前者为北斗系统提供“最强大脑”,能实时修正误差;后者被誉为一把独立的“量天尺”,可精密测定卫星轨道,这两项技术为保障北斗三号全球系统的定位和授时精度发挥重要作用。

龙芯芯片已在轨稳定运行5年

龙芯中 科技 术有限公司介绍说,龙芯专用中央处理器(CPU)芯片从2006年开始研制,2015年3月底随中国新一代北斗导航卫星首发星升空,截至目前,龙芯芯片已在轨稳定运行5年。

国产龙芯专用处理器芯片的特点和优势主要包括:一是自主可控,从微结构到指令集,从 *** 作系统内核到应用程序优化,完全自主可控。

二是性能优势,其性能指标全面达到国外进口专用处理器芯片水平,部分指标已经实现超越。

三是价格优势,龙芯中科的专用处理器芯片价格是国外同等性能产品的四分之一,实现国产专用处理器高性能、高可靠和低价格的完美结合。

四是全面服务,龙芯芯片可为北斗导航卫星设计单位提供各项服务,如提供采用龙芯专用处理器板卡设计以及硬件驱动、提供图形化的开发系统和开发板、提供实时 *** 作系统级的适配和调试服务、提供替代国外进口的全面解决方案等。

龙芯中科称,国产龙芯专用处理器芯片的应用,对实现中国航天处理器系统方案整体部件的全国产化、助力中国航天器国产化的跨越式发展有重要意义。

多科研机构积极参与北斗建设

北斗系统建设,中科院多个科研机构积极参与。中科院国家授时中心承担信号、轨道、时间测试评估和新技术试验、系统时间溯源、时间频率体系及原子钟研制等多项关键技术攻关任务,其设计并建成全球首个以40米天线为核心的北斗性能评估系统,建成“北斗‘一带一路’高精度位置与时间服务中心”,将北斗定位精度从米级提高到厘米级。

在中科院国家空间科学中心,中科院复杂航天系统电子信息技术重点实验室负责导航数据处理终端、自主运行单元和载荷计算机模块的研制工作,已为北斗组网卫星研制5台/套导航终端、10台/套自主运行单元、8套载荷计算机模块;中科院空间环境态势感知重点实验室负责空间环境探测设备的研制工作,北斗组网卫星共搭载3套空间环境探测载荷,实时监测其区域空间环境变化并积累丰富的空间环境数据。(完)

北京中新创科技北斗网络时钟同步服务器已通过快速瞬变干扰试验、高频干扰试验、辐射电磁场干扰试验、阻尼震荡波干扰试验、冲击电压试验和绝缘试验符合标准GB/T151531-1998(远动设备及系统 第2部分:工作条件 第1篇:电源和电磁兼容),并达到Ⅲ级及以上标准,产品已经北斗网络时钟同步服务器以GPS信号/北斗信号/IRIG-B码/OCXO守时单元(可选)为时间基准,内嵌国际流行的NTP-SERVER服务,以NTP/SNTP协议同步网络中的所有计算机、控制器等设备,实现网络授时。

目前,北斗一号系统、北斗二号系统已经全面建成,中国成为世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家,并且,北斗卫星导航系统将于今年率先覆盖“一带一路”国家,并提供基础服务,在2020年前后建成北斗全球系统,向全球提供服务。
北斗卫星导航可系统服务于国际社会,推动经济发展,而北斗产业链的延伸,也将间接带动产业百亿,形成一批龙头和上市企业。除城市燃气、城镇供热、供水排水、电力电网、交通运输、建筑物形变监测等市政管网领域可成熟应用北斗精准服务以外,也可实现其它类似应用,由此可逐步形成超过1500亿元的北斗精准位置服务新兴蓝海市场。
此外,建设高性能、高可靠的北斗全球卫星导航系统也是我国科技领域中长期发展规划的16项重大专项之一。北斗卫星导航系统全面建成后,性能与GPS相当,将使我国卫星导航系统达到国际先进水平,令其在为国家高精度时空信息安全提供根本保障的同时,为广大民众带来更多的便利。
北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,是继美国全球卫星定位系统(GPS)、俄罗斯全球卫星导航系统(GLONASS)之后世界上第三个成熟的卫星导航系统。该系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成,12日发射成功的2颗卫星是第26、27颗北斗导航卫星。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,通过这三部分实现精准定位。其中,空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成;地面段包括基准站、主控站、时间同步/注入站和监测站等若干地面站;用户段包括北斗兼容其他卫星导航系统的芯片、模块、天线等基础产品,以及终端产品、应用系统与应用服务等。
星载原子钟是卫星导航系统的核心,能够为卫星系统提供高稳定的时间频率基准信号。当原子钟在无地面监测站进行校准的情况下,它可为导航卫星系统提供一定时期的时间自主保持能力,因此星载原子钟也被称为导航卫星的“心脏”。


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