细数北斗系统的授时方式

在当今社会，为了使本地时间与标准时间实现统一，需要将标准时间通过一定方式传送出去。授时是指利用无线电波发播标准时间信号的工作。根据授时的手段的不同分为短波授时、长波授时、卫星授时、互联网授时和电话授时等。其中卫星授时信号覆盖范围大，传送精度高，传播衰减小，是目前被广泛采用的高精度授时方法。目前应用较广的卫星授时的系统主要有北斗卫星导航系统、GPS系统和GLONASS系统。

北斗系统授时有RNSS单向授时、RDSS单向授时和RDSS双向定时三种方法，将标准时间发播给用户，实现对用户频率的校准，为用户提供高精度的时间与频率服务。

北斗系统RDSS单向授时的基本过程

北斗系统RDSS单向授时是基于北斗RDSS出站链路完成用户钟差的测定。

北斗时为中心控制站精确保持的标准北斗时间，用户时间为用户钟的钟面时间。地面中心站利用出站广播信号的每一帧进行单向授时，就是用户机通过接收北斗通播电文信息，由用户机自主计算出钟差并修正本地时间，使本地时间与北斗时同步。周期内的第一帧数据段发送标准北斗时（天、时、分信号与时间修正数据）和卫星的位置信息，同时把时标信息通过一种特殊的方式调制在出站信号中，经过中心站到卫星的传输延迟、卫星到用户机的延迟以及其它各种延迟（如对流层、电离层、地球自转效应等）之后传送到用户机，由用户机测量接收信号和本地信号时标之间的时延，根据导航电文中的卫星位置信息、延迟修正信息以及接收机已知点位信息等计算钟差。

北斗系统RNSS单向授时的基本过程

北斗系统无线电卫星导航服务（RNSS)单向授时是基于北斗 RNSS下行链路完成用户钟差的测定。主要包括两种不同模式，其 一是基于已知点位的单向授时，其二是基于未知点位的单向授时。

对于基于已知点位单向授时，授时终端放置在已知点位进行北 斗RNSS观测，同时采集卫星的导航电文信息。授时终端选择1颗最优可视卫星，利用卫星导航电文信息计算精确星地距离和卫星钟差，从伪距观测中扣除星地几何距离、卫星钟差、传播时延等误差，从而完成授时终端钟差的确定，实现用户授时功能。

对于基于未知点位单向授时，授时终端放置在未知点位进行北 斗RNSS观测，同时采集卫星的导航电文信息。授时终端观测4颗 以上卫星数据后，通过导航定位解算模式，同时估计卫星位置和钟 差信息，从而完成授时终端钟差的确定，实现用户授时功能。

当用户钟差确定后，授时终端可以实时对本地钟差进行相位调 整，实现钟面校时，以实现与北斗时间基准的统一。授时终端也可 以积累一定时间的授时数据，计算本地钟的频率准确度和漂移率，并对本地钟进行频率校正，以实现北斗时间频率基准的统一。

北斗RNSS单向授时的精度指标是50纳秒，北斗RDSS单向授 时精度也是50纳秒，但北斗RDSS双向定时精度最高，能够达到10纳秒。

北斗系统的双向授时

北斗系统拥有无线电卫星测定业务（RDSS)和无线电卫星导航服务（RNSS)两种服务模式，这两种模式均可实现单向授时，但只有RDSS服务拥有双向授时功能。

北斗系统RNSS单向授时是基于北斗RNSS下行链路完成用户 钟差的测定。主要包括两种不同模式，其一是基于已知点位的单向授时，其二是基于未知点位的单向授时。

在北斗RDSS单向授时服务模式下，地面中心站利用出站广播 信号的每一帧进行单向授时，用户机通过接收北斗通播电文信息，由用户机自主计算出钟差并修正本地时间，使本地时间与北斗时间同步。如图3-11所示。影响北斗RDSS单向授时精度的主要是接收 机测量误差、设备时延误差、大气延迟（电离层延迟和对流层延迟）误差、卫星星历误差、站址坐标误差。

北斗系统RDSS授时示意图

在北斗RDSS双向定时服务模式下，需要定时服务 的用户响应其中一颗卫星的询问信号，并向该颗卫星发送入站信号，地面中心接收并解调用户发出的信号，计算出用户的定时时延修正值，将其放置在出站信号中，通过卫星转发给用户，用户按此数据调整本地钟，从而实现双向定时。影响北斗RDSS双向定时精度的主要误差源是接收机和中心站测量误差、单向和双向设备时延误差和电离层延迟误差。

北斗系统RDSS双向定时示意图