北斗一号授时技术及在电力系统中的应用

　　1.2 双向授时

　　双向授时的所有信息处理都在中心控制站进行，用户机只需把接收的时标信号返回即可。为了说明方便，给出简化模型：中心站系统在T0时刻发送时标信号ST0，该时标信号经过延迟后到达卫星，经卫星转发器转发后经到达授时用户机，用户机对接收到的信号进行的处理也可看做信号转发，经过空间的传播时延到达卫星，卫星把接收的信号转发，经过空间的传播时延传送回中心站系统。也即表示时间T0的时标信号ST0，最终在T0 + + + + 时刻重新回到中心站系统。中心站系统把接收时标信号的时间与发射时刻相差，得到双向传播时延 + + + ，除以2得到从中心站到用户机的单向传播时延。中心站把这个单向传播时延发送给用户机，定时用户机接收到的时标信号及单向传播时延计算出本地钟与中心控制系统时间的差值修正本地钟，使之与中心控制系统的时间同步。

图3 北斗一号双向授时机原理框图

　　1.3 双向授时和单向授时的对比

　　（1）从双向授时和单向授时的原理：介绍中可以看出，双向授时和单向授时的主要差别在于从中心站系统到用户机传播时延的获取方式：单向授时用系统广播的卫星位置信息按照一定的计算模型由用户机自主计算单向传播时延，卫星位置误差、建模误差（对流层模型、电离层模型等）都会影响该时延的估计精度，从而影响最终的定时精度；双向授时无需知道用户机位置和卫星位置，通过来回双向传播时间除以2的方式获取，更精确的反映了各种延迟信息，因此其估计精度较高。在北斗系统中单向授时精度的系统设计值为100ns，双向授时为20ns，实际授时用户机的性能通常优于该指标。

　　（2）单向授时需要事先计算用户机的位置，若位置未知，则需先发送定位请求来获得位置信息。双向授时无需知道用户机的位置，所有处理都由中心站系统完成。

　　（3）单向授时由于采用被动方式进行，不占用系统容量（需要获取定位位置信息）。而双向授时是通过与中心站交互的方式来进行定时，因此会占用系统容量，受到一定的限制。

　　2. 北斗授时的特点
 
　　(1) 北斗授时精度优于20~100ns，精确程度高；
　　(2) 授时系统及设备工作稳定可靠，干扰小；
　　(3) 多种输出方式；
　　(4) 便携低耗
　　(5) 应用范围：航空航海、陆上交通、科学考察、极地探险、设备巡检、系统监控等。

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