卫星授时

  对于一个进入信息社会的现代化大国,导航定位和授时系统是最重要、而且也是最关键的国家基础设施之一。现代武器实(试)验、战争需要它保障,智能化交通运输系统的建立和数字化地球的实现需要它支持。现代通信网和电力网建设也越来越增强了对精度时间和频率的依赖。从建立一个现代化国家的大系统工程总体考虑,导航定位和授时系统应该说是基础的基础。它对整体社会的支撑几乎是全方位的星基导航和授时是未发展的必然趋势。美国投入巨资建成了全球定位系统(GPS),俄罗斯也使自己的全球导航卫星系统(GLONASS)投入了运行。欧盟一些国家也正在联合开展加利略(Galileo)卫星导航系统的研制。为了提高民用定位定时的性能和可靠性、安全性,利用这些卫星系统建立广域增强系统(Waas)在美国、日本、欧洲和俄罗斯也在计划或研制之中。
  这些系统导航定位的基本概念都是以精度时间测量为基础的。正如有人所指出的那样,我们人类生活在余割四维的世界(x、y、z、t)其中一维就是时间,而另外三维的精度确定,就今天而言,没有精确的定时也是难以实现的。
单从授时出发,不难理解系统发播时间的精确控制是不可缺少的。而对于导航定位,系统内部钟(星载钟和地面监测和控制台站的钟)的同步就极为关键。没有原子钟的支持,没有钟同步和保持技术的支持,实现星基导航和定位是不可能的。在完成精确时间的传递过程,需要对传播时延作精确修正,而这又需要知道用户的精确地理位置。
  从以上分析可以看出,无论在系统概念、技术、装备或管理上,与其他通讯和卫星系统相比,导航定位卫星系统与高精度卫星授时系统有很好的兼容性和互补性,二者是相辅相成的。从资源共享和合理利用出发,先进的卫星系统应该成为一个导航授时一体化的高精度星基四维(x、y、z、t)信息源,就像目前已投入工作的GPS、Glonass和正在研制中的Galileo以及各种Waas系统中,无不把其授时功能提到仅次于导航定位的重要地位。以便满足个行各业对精度时间和频率日益增长的需求。
  面对国际上风云变幻的局势,作为一个独立自主的大国,建立我们自己的星基的导航定位和授时系无论对于保障国民经济的日常运作或国家安全都至关重要,正如中国科学院院长路甬祥指出的那样,我们应该有“中国的GPS”。
  在真正实现“中国的GPS”的战略规划时,系统定时是其中需要解决的最关键技术之一。系统用原子钟的研制,系统钟时间同步的建立和保持,构成了这一研究的两个核心。就我们所知,在这些方面,我国目前还缺乏系统的准备。这有必要引起有关领导部门的重视和加强这一研究工作的指导、组织与支持。

卫星导航、定位和授时系统中需解决的技术问题有:
  1,系统时间建立的概念及实现方法
在现代卫导系统中,为了保证系统中各个钟的精确同步,需要一个准确、稳定和可靠的时间参考,这通常是以系统中的部分钟或全部的钟为基础。利用统计平均的方法建立一个系统时间来实现。其建立的概念和实现方法,直接影响到系统时间的好坏,进而影响到整个卫导系统中各个钟的同步。这个研究对系统中原子钟的选择与配置也有指导意义。
  2,系统时间与UTC协调方法
这是授时所需要的。这需要研究国际标准时间到系统时间传递的各个环节,是提高授时准确度中的最要一环。
  3,系统钟的同步方法
这主要涉及到系统中各个钟的精确数据的收集方法和控制方法,要研究相对论效应对星载钟同步的影响。比对测量和钟驾驭方法的研究是它的基础。
  4,系统授时方法
这包括卫星电文中的与时间有关的信息的制定与产生。
  5,用户终端定时技术
主要涉及到接收、比对及控制技术。