北斗授时技术及其应用

本书以北斗卫星导航系统为重点，较为详细而全面地介绍了卫星导航系统的授时技术及其应用情况。全书共5章，分别介绍了授时技术的发展情况、卫星导航系统时间产生的基本原理与方法、北斗授时原理与方法、GNSS授时接收机技术以及北斗授时技术应用等内容。全书内容基本覆盖了卫星导航系统授时技术所涉及的知识和成果，既介绍基本知识，也介绍了近期新研究和应用成果。

吴海涛，男，1966年1月出生，理学博士，研究员，博士生导师，国务院政府特殊津贴获得者。长期从事高精度时间传递和卫星导航领域的研究与应用工作，提出了罗兰C自主授时的设想，在我国长波授时系统中得到应用，参加了我国卫星导航系统的建设。任中国科学院精密导航定位与定时技术重点实验室主任，《卫星导航》主编，《时间频率学报》编委，中国卫星导航学术年会组委会秘书长，中国计量测试学会不错会员，中国电子学会不错会员。出版《卫星导航系统时间基础》专著1部。

第1章  绪论 1
1.1  现代授时技术的发展  2
1.1.1  授时技术概述  2
1.1.2  BPM短波授时  4
1.1.3  BPL长波授时  7
1.1.4  BPC低频时码授时  11
1.1.5  广播电视授时  15
1.1.6  计算机网络授时  18
1.1.7  电话授时  20
1.2  卫星导航系统及其授时  22
1.2.1  子午仪卫星导航系统  22
1.2.2  从GPS到GNSS  23
1.2.3  卫星导航系统的授时能力  24
1.3  北斗卫星导航系统  25
参考文献  27
第2章  GNSS时间系统  29
2.1  GNSS系统时间  30
2.2  GNSS时间系统的组成及其功能  30
2.2.1  GNSS时间系统的组成  30
2.2.2  GNSS时间系统的特点  32
2.2.3  GNSS时间系统的功能  33
2.2.4  原子钟在卫星导航系统中的作用  34
2.3  GPS时间系统  35
2.3.1  GPS时间系统的构成  35
2.3.2  GPS系统时间的产生  36
2.3.3  GPS系统时间的溯源  38
2.4  北斗卫星导航时间系统  39
2.4.1  BD时间系统的组成  39
2.4.2  BD系统时间的产生  40
2.4.3  BD系统时间的溯源  41
2.5  GNSS系统时间互操作  41
2.5.1  GNSS系统时间与UTC的关系  42
2.5.2  GNSS系统间的时间转换  43
2.5.3  系统时差的确定及特性分析  44
参考文献  47
第3章  GNSS授时原理与方法  49
3.1  GNSS授时原理  50
3.1.1  RNSS单向授时原理  50
3.1.2  北斗RDSS单向授时原理  51
3.1.3  北斗RDSS双向授时原理  53
3.2  GNSS授时方法  55
3.2.1  RNSS单向授时方法  55
3.2.2  北斗RDSS单向授时方法  59
3.2.3  北斗RDSS双向授时方法  60
3.3  GNSS授时主要误差及修正  61
3.3.1  电离层时延  62
3.3.2  对流层时延  65
3.3.3  多路径误差  69
3.3.4  地球自转改正  71
3.3.5  相对论效应  72
3.3.6  卫星钟差  73
3.3.7  卫星星历误差  74
3.3.8  与接收机相关的误差  76
3.4  GNSS授时精度  78
3.4.1  RNSS单向授时精度  78
3.4.2  北斗RDSS单向授时精度  79
3.4.3  北斗RDSS双向授时精度  81
参考文献  81
第4章  北斗/GNSS接收机定时技术  85
4.1  北斗/GNSS授时接收机基本框架  86
4.2  GNSS信号捕获  87
4.2.1  搜索方式  88
4.2.2  信号捕获算法  90
4.2.3  信号检测  96
4.3  GNSS信号跟踪  101
4.3.1  信号跟踪原理  101
4.3.2  载波跟踪环路  102
4.3.3  码跟踪环路  109
4.4  导航数据同步  112
4.4.1  导航数据位同步  112
4.4.2  NH译码  113
4.4.3  导航数据帧同步  114
4.4.4  BCH译码与解交织  115
4.5  伪距测量  117
4.5.1  卫星信号发射时刻  118
4.5.2  卫星信号接收时刻  120
4.6  定时接收机时间的产生  121
4.6.1  接收机钟差计算  121
4.6.2  接收机钟差模型的建立  124
4.6.3  1PPS信号的实时控制  125
4.7  定时接收机时延标定  130
4.7.1  时延的分类  130
4.7.2  常用的时延测量仪器和方法  131
4.7.3  定时接收机通道整体时延相对标定方法  136
4.7.4  定时接收机通道整体时延绝对标定方法  137
参考文献  139
第5章  北斗/GNSS授时技术的应用  141
5.1  北斗/GNSS授时在通信中的应用  142
5.1.1  通信行业应用需求与技术要求  142
5.1.2  通信行业北斗授时应用技术  143
5.1.3  相关标准  146
5.1.4  通信行业应用情况  151
5.2  北斗/GNSS授时在电力系统中的授时应用  152
5.2.1  电力应用需求  153
5.2.2  电力时间同步网架构  162
5.2.3  基本式时间同步系统  163
5.2.4  北斗/GNSS电力时钟技术要求  165
5.2.5  时间同步信号、接口及其时间同步准确度  171
5.2.6  电网卫星定时与时间同步检测  171
5.3  北斗/GNSS授时在交通系统中的应用  172
5.3.1  GNSS授时技术在城市交通中的应用  173
5.3.2  北斗/GNSS授时技术在铁路交通中的应用  175
5.3.3  北斗/GNSS授时技术在公路交通中的应用  179
5.4  银行金融系统中的授时应用  182
5.5  地震监测系统中的授时应用  187
5.6  矿业系统中的授时应用  189
5.7  北斗/GNSS授时在广电系统中的应用  190
5.8  北斗/GNSS授时与可信时间认证  192
5.9  北斗/GNSS授时在科学研究中的应用  195
5.10  北斗/GNSS授时在国防建设中的应用  197
5.10.1  靶场授时应用  198
5.10.2  人防系统应用  200
5.11  北斗授时应用展望  201
参考文献  202
缩略语  205