北斗卫星导航系统崛起，授时功能将成热门

　　司南导航：近些年来，北斗卫星导航系统的逐渐崛起使得北斗授时终端应时而生。毫无疑问，北斗授时终端相关产业和方向的研究也必将会成为一大热门。

　　一、北斗授时终端简介

　　授时技术一般来说主要包括短波授时、长波授时、网络授时和卫星授时。其中卫星导航授时因为其具有精度高、覆盖范围广、全天时、全天候和设备成本低等诸多优点，越来越受到各类用户的青睐。

　　利用所接收导航信号解算的高精度时间信息综合实现了NTP、B码、PTP和串口等的高精度授时服务的设备即为授时终端。

　　电力、金融、电信是与国家安全和人民利益息息相关的重要领域，它们对时间系统的同步性往往都有着很高的要求。之前我国在这些领域使用的都是美国GPS授时技术，不但受制于人，还存在着极大的安全隐患。但是随着我国北斗卫星导航系统(BDS)和北斗授时技术的快速发展，北斗授时产品目前正在逐步替代着GPS授时产品。

　　二、北斗授时原理

　　北斗授时根据其授时方式的不同，大致可以分为单向授时和双向授时两种。

　　1、单向授时

　　单向授时是由授时终端接收卫星信号，解算出基本观测量信息和导航电文信息，进而获得钟差修正本地时间，使得本地时间与UTC同步。当然，单向授时细分之下也可分为RNSS单向授时与RDSS单向授时两种模式。鉴于文章篇幅原因，这里不再赘述。

　　简单来说，单向授时是北斗授时终端可以自主实现的一种定时功能。

　　2、双向授时

　　相对于单向授时而言，双向授时具有较高的授时精度。

　　首先，双向授时设备具备出站信号接收和应答发射入站信号的能力。它通过与地面中心站进行往返测量，由中心站获得授时终端与地面中心站的时间差值。这样它就可以避免授时终端天线位置误差、电离层/对流层改造残差等诸多不确定因素引起的单向授时偏差。

　　授时终端发起授时申请，与地面中心站进行交互，向地面中心站发送定时申请，地面中心站计算其与授时终端的时间差，并通过出站信号播发给该授时终端，授时终端返回的正向传播时延信息T正向及出站电文获得的RDSS系统时间与UTC时间差值∆T(GNT-UTC)，修正本地时间使其与UTC时间同步完成双向授时。∆TJST-UTC=T测量-T正向-T接收零值+∆TGNT-UTC(5)。

　　其中，∆TJST-UTC为本地时间与UTC时间差值;T测量为RDSS地面中心站经卫星转发到授时终端的伪距时间，由授时终端测量获得;T正向为RDSS出站信号经卫星转发器至授时终端的传播时延;T接收零值为双向授时终端的接收零值;∆TGNT-UTC为卫星导航系统时间与UTC时间差值。

　　三、北斗授时终端在时频同步方面的现状

　　1、频率同步方面

　　我国频率同步网采用的是混合同步方式，也就是说它是由多个基准时钟控制的网络。各基准时钟之间以准同步运行，每个基准时钟控制的同步网内同步方法采用等级主从同步。

　　从20 世纪90 年代中期起，我国就已经开始着手建设频率同步网。在我国的频率同步网中，所有的一级基准时钟设备、部分二级/三级/微型同步节点时钟设备上均使用了卫星授时接收机。这些卫星授时接收机的总数接近两千。但是绝大部分都为GPS接收机，仅仅有几十个为北斗授时接收机。

　　2、时间同步方面

　　早在2004 年，我国各电信运营商已建设起了独立的普通精度时间同步网。它基本覆盖了骨干网络及部分发达地区，并提供ms级的时间同步服务。但是随着时间同步技术的快速发展，通信网计费、网络管理系统、七号信令网、网间结算、IP 网络新业务、物联网等均对时间同步提出了更高的要求。尤其是3G/4G网络，更是提出了μs级的高精度时间同步需求。因此，更高精度的时间同步网被着手建设。

　　目前为止，我国的高精度时间同步网的网络规模已覆盖到31 个省会城市及300 多个地级城市。这些城市的主备两台高精度时间同步设备均配置的是北斗/GPS双模卫星授时接收机。

　　总体来看，经过多年的发展，北斗授时终端推广应用已经具备了基本的技术条件。然而，北斗系统终究属于后来者，存在着劣势。一方面它将会面临以GPS 为主的原有卫星导航系统的激烈竞争，另一方面其自身的产业链完善和成熟依然需要漫长的过程。因此，目前北斗授时终端的应用规模仍然比较小，其市场应用仍需要大力地培育和推广。

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