基于北斗卫星的授时系统研制

发布时间：2020-09-10 07:38

　　 “北斗一号”是我国第一代自主的卫星导航系统,可为分布在我国及周边地区的用户提供定位、短消息通信及定时服务。本文通过对“北斗一号”卫星导航定位系统的深入分析,结合当前国内时统领域的时间同步状况,提出了北斗卫星单向授时接收机设计方案和基于北斗+GPS的双系统互为备份的授时产品解决方案。文章通过对时间标准、时间同步技术、GPS系统原理、GPS卫星接收机设计原理和北斗导航卫星系统原理的介绍,给出了基于北斗导航卫星的以太网络、通信系统和电力系统的授时设备设计方案、北斗卫星信号接收天线和北斗卫星接收机的可行性设计方案。本文所给出的北斗授时型接收机设计方案采用了单向定时模式,单向定时属于被动方式,不占用系统容量,解决了北斗系统的用户数量的限制。作者在进行北斗卫星接收天线设计时,充分考虑了“北斗一号”工作频点为公用频段,干扰较多等特点,在进行大量的抗干扰试验和现场实践的基础上,给出了具有指导意义的天线架设方法。作者在深入研究北斗导航系统工作机制的前提下,进行深入市场调研,并给出了北斗授时型接收机模块化设计方案,提供基本的、必需的信号输出。在该方案中作者即充分了的考虑了后续授时产品开发的便利性,也可作为OEM板提供给设备厂商进行系统集成开发。作者在授时接收机设计中,承担了射频模块的设计、硬件平台设计和用户接口模块的应用程序设计。作者在基于北斗卫星的授时系统的研制过程中,同时考虑了北斗系统的可靠性和GPS系统的稳定性,提出了北斗+GPS双系统冗余备份的设计思路。作者在设计北斗+GPS卫星授时系统方案中,同样采用了模块化设计方案,核心部分采用相同的设计方案,将接口部分独立出来,以适应不同领域对输出接口需求的不同,加快产品开发周期。同时,本设计可配置不同等级的晶体钟或原子钟来满足不同的授时精度要求,使产品达到最高的性价比。作者在上述设计思路指导下,参与攻克了北斗+GPS双系统融合与无损切换技术、高精度时间维护技术、高精度网络授时处理技术和高精度时频标合成技术;承担并完成了北斗/GPS网络时间服务器协议解析、合成及液晶显示驱动设计;承担并完成了北斗/GPS网络时间服务器、北斗/GPS双系统电力同步时钟和北斗/GPS双系统CDMA基站时钟的系统设计方案研究和硬件平台设计实现。通过了科技成果鉴定,北斗/GPS网络时间服务器获得河南省科学技术进步一等奖。本课题所提出的北斗+GPS双系统卫星授时产品的成功研制,必将大大加快北斗导航系统有授时领域的民用化,增强时间同步领域的安全性、可靠性。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：P127.1
【部分图文】：

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2.2.LI空间卫星星座空间卫星星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星构成，如图2一1所示，24颗卫星均匀分布在6个地心轨道平面内，每个轨道4颗卫星。卫星的运行轨道周期是半个恒星日，或者说n小时58分。各个轨道接近于圆形，而且沿赤道以600间隔均匀分布，相对赤道面的倾斜角为550。轨道半径(即从地球质心到卫星的额定距离)大约为26，60Okm。因此，同一观测站上，每天出现的卫星分布图形第6页

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的下行延迟以及其它各种延迟(对流层、电离层等)传送到用户机，用户机通过接收导航电文及相关信息自主计算出钟差并修正本地时间，使本地时间和北斗时间同步，系统设计授时指标为100ns。北斗单向授时原理如图2一9所示。上上行时延修正正JJJ七斗卫星翻口比吸优估计计多多普勒效应修正正电电离层时延修正正对对流层时延修正正下下行时延修正正地地球自转效应修正正本本地钟差修正正图2一9北斗单向授时原理第17页

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【引证文献】