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转发式卫星导航试验系统授时(PVT)精度达4ns
2017-09-15 07:54来源:科技日报讯浏览数:78 

在卫星双向时间传递技术多年研究基础上,我国提出了一种全新的卫星轨道测定方法,转发器式卫星测轨定轨方法与技术。该方法不但能测定高精度的卫星轨道,而且能给出高精度的时间比对结果。其优点是观测精度高,观测方法能实现卫星测轨和时间同步分别归算,时间同步误差不影响卫星测轨确定,因此有很高的卫星测轨精度。

2017年9月6日,由中国卫星导航系统管理办公室组织的验收测试工作在北京、西安、三亚展开,国家授时中心作为转发送卫星导航试验系统主要研发单位,该转发式卫星导航试验系统第二阶段研制建设任务通过验收,标志定位测速授时(PVT)能力取得重大突破,满足设计指标。

定位测速授时(PVT)作为转发式卫星系统核心能力的集中体现,定位精度优于8米,测速精度优于0.2米/秒,授时精度优于4纳秒,超越了通用卫星导航系统。通用卫星授时精度如下:北斗授时精度是30ns,gps授时精度是20ns,glonass授时精度是30ns。

我国研制的这套卫星导航转发式系统是一个创新性的区域卫星导航试验系统,具备独立的导航、定位、授时、通信等能力,是一个卫星导航天地综合试验平台。转发式系统将利用其环境真实、体质灵活的特点,为我国北斗系统建设继续开展关键技术试验验证和测试评估,服务北斗全球系统的建设和发展。

转发式卫星导航试验系统工作原理

转发式卫星导航试验系统在通信卫星上行信号中加入导航信号,信号经通信转发器向用户播发,用户可通过测量各卫星导航信号从转发器下行到达接收天线的伪距,求得用户坐标和接收机钟差,与世界上现有的其它主要卫星导航系统相比较,本系统采用相同的时间差测量,测量各卫星导航信号到达接收天线的时间之差;不相同的是,其它卫星导航系统的测距信号和导航电文是由卫星上的原子钟产生的,星钟间的同步靠地面上的监控系统来维持;而在本系统中,卫星上不携带原子钟,测距信号和导航电文是在地面生成,经卫星转播的。

转发式卫星导航实验系统将导航频率的时间基准的原子钟直接安置在地面导航中心站上,利用卫星转发器转发上行导航信号后广播下行的方式实现导航定位。地面原子钟精度高稳定性好,易于保养、管理、更换和维修,还可以根据原子钟技术的进步及时更换新设备提高精度,做到与时俱进。这样做不但解决了星载原子钟研制的技术瓶颈,而且可以不专门发射导航卫星,利用空间现有的资源,减轻空间导航卫星研制的压力,大大减少空间投资。

另外,由于可以利用地面原子钟,地面原子钟稳定性高于星载原子钟,原子钟安置在地面,导航电文和测距码也在地面形成,它们的改变也容易,如信号链路体制设计中编码容易变换,也能方便地实施多项误差与偏差修正,从而能实现高精度导航定位;使用的频率也可以变换,实现转星、变频和换码,甚至可以采用信号寄生在其他卫星和其他使用频段上的做法,这些对军事应用特别重要。同步卫星本身固有的大覆盖范围和大容量的通信能力,使得导航定位等信息可以直接通过通信系统传递。使用户导航定位数据的应用价值得到充分的运用,可以实现用户中心的导航定位监控,形成基于位置和时间的信息服务产业。


转发器式卫星测轨观测原理

转发器式卫星轨道测定方法的原理是用各卫星地面站的原子钟产生的高精度时间信号,用不同 伪码调制,同时向同一颗卫星发射相同载频的伪码扩频信号,经卫星转发器转向各卫星地面站,每个地面站接收到所有台站发送的时间信号,测定信号路径的时延,从而确定地面站到卫星间的距离。

转发式卫星系统

图1表示转发器式卫星测轨观测原理。i站和j站处于同等地位,i站主钟的时间信号经调制后发送给卫星,卫星转发i站信号给j站,j站解调来自i站的时间信号,确定接收到的时间信号和j站主钟的时间信号之间的时刻差,从而确定i站到卫星、再从卫星到j站之间的距离。

西安同步电子科技有限公司热烈祝贺我国转发式卫星导航试验系统定位测速授时(PVT)能力取得重大突破。我公司也会学习国家授时中心好榜样,再接再厉,为我国授时技术做出应用贡献。

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