民航衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的同步技術(shù)

張文紅

摘要

隨著導(dǎo)航系統(tǒng)定位體系的不斷完善，其系統(tǒng)對時(shí)間同步技術(shù)的應(yīng)用越發(fā)成熟。我國時(shí)間同步技術(shù)發(fā)展緩慢，同時(shí)，時(shí)間同步技術(shù)實(shí)施成效，直接影響著民航衛(wèi)星定位系統(tǒng)的作用發(fā)揮。本文主要對時(shí)間同步技術(shù)的作用及其重點(diǎn)技術(shù)展開分析，以提高時(shí)間同步的精確度。

【關(guān)鍵詞】民航 衛(wèi)星導(dǎo)航 同步技術(shù)

現(xiàn)代軍事與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對衛(wèi)星導(dǎo)航定位越發(fā)依賴，儼然成為了現(xiàn)代社會發(fā)展必不可少的組成部分。衛(wèi)星導(dǎo)航定位試驗(yàn)系統(tǒng)自建設(shè)以來，廣泛應(yīng)用于水利、石油等民用領(lǐng)域，自身的優(yōu)勢也是GPS等不能比擬的。作為定位系統(tǒng)基本性能，時(shí)間同步技術(shù)的實(shí)施成效，將直接影響到系統(tǒng)化定位、導(dǎo)航等精度，更是系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵;對此，加強(qiáng)此方面的研究尤為關(guān)鍵。

1 同步技術(shù)概述

基于衛(wèi)星定位角度分析，其還涉及分為距定位，以及測角定位兩類，從衛(wèi)星定位原理入手分析，測角定位應(yīng)有具有一定的局限性，而測距定位分為多星、雙星與單星定位。基于系統(tǒng)時(shí)角度分析，其主要指多衛(wèi)星觀測量，統(tǒng)一的固定時(shí)間點(diǎn)。導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用，要求機(jī)器時(shí)間同步，其時(shí)間差、精確度等滿足要求，時(shí)間誤差應(yīng)不超過幾納秒內(nèi)。但就算是銫鐘，長期工作后也會出現(xiàn)超出系統(tǒng)限制的時(shí)間誤差范疇。對此，時(shí)間同步技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其能夠?qū)⑹占降牡孛嫘l(wèi)星鐘差數(shù)據(jù)，經(jīng)過導(dǎo)航電文，向使用該系統(tǒng)的用戶播發(fā)，使用戶利用模型修正鐘差參數(shù)。衛(wèi)星鐘可實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)信號時(shí)標(biāo)，但衛(wèi)星鐘穩(wěn)定性差，易頻繁出現(xiàn)衛(wèi)星鐘漂移狀況。衛(wèi)星信號在實(shí)際中，很難達(dá)到頻率標(biāo)準(zhǔn)，或是物理時(shí)間等方面的標(biāo)準(zhǔn);對此，需及時(shí)調(diào)節(jié)物理影響因素，而時(shí)間同步技術(shù)即可規(guī)避各產(chǎn)生衛(wèi)星鐘漂移的影響因素。

2 時(shí)間同步技術(shù)

2.1 TWSTFT

雙向時(shí)間傳遞，是指導(dǎo)航設(shè)備A/B，在同步情況下，對雙方的本地整秒時(shí)間，以及到達(dá)本地時(shí)間進(jìn)行測量，兩個(gè)時(shí)間差間的差距，可視為導(dǎo)航設(shè)備鐘差。根據(jù)相減后得到的鐘差，對其中一個(gè)設(shè)備，展開適當(dāng)?shù)谋镜冂娦拚蚴遣グl(fā)兩監(jiān)測站間鐘差數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)兩監(jiān)測站時(shí)間同步。衛(wèi)星雙向時(shí)間傳遞的時(shí)間同步精度，主要受兩設(shè)備測量誤差影響，因?yàn)樵O(shè)備時(shí)延可調(diào)整、精確測定，要求調(diào)整范圍不超過Ins。基于測量誤差角度分析，受測量設(shè)備性能，以及接收信噪比的效果等因素影響;所有無變動情況下的地面站，體積通常不會受到太大干擾。除此之外，為滿足工作需要，雙向傳播路徑，在延遲方面，應(yīng)當(dāng)保持一致。這就需通過某監(jiān)測站同步衛(wèi)星，能夠衛(wèi)星移動后，通過雙向時(shí)間頻率傳遞，以制造符合工作標(biāo)準(zhǔn)的路徑延遲差。

2.2 衛(wèi)星共視

基于衛(wèi)星雙向共視角度分析，其是指對一個(gè)衛(wèi)星信號，展開觀測的兩個(gè)地面站。觀測其到地面監(jiān)測站，以及整秒時(shí)間差，將相減的兩個(gè)時(shí)間差間的差距，可視為兩地面站鐘差，按照計(jì)算出的鐘差，對某個(gè)地面站，展開本地鐘調(diào)整，兩地面監(jiān)測站即可實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。衛(wèi)星共視法，其同步精度，主要受地面站A測得其與衛(wèi)星間信號時(shí)間延遲;地面站B測得其與衛(wèi)星間信號時(shí)間延遲;地面站A、B測量衛(wèi)星發(fā)射信號，與秒信號時(shí)間差等因素影響。測量誤差的存在，與測量設(shè)備動態(tài)性能，以及接收信噪比等不無關(guān)系。對此，所有無變動情況下的地面站，體積通常不會受到太大干擾。G/T指標(biāo)良好，A、B兩地面站，觀測到的衛(wèi)星間信號時(shí)間延遲，兩者間的測量誤差可低于1ns。地面站A與地面站B在實(shí)際中，對本地秒信號間、衛(wèi)星發(fā)射信號兩者間的差異，兩者間的測量誤差可低于1ns;衛(wèi)星共視法，會在同步站間交換數(shù)據(jù)，其時(shí)間同步精度，通常會比1ns高。

3 鐘差外推和預(yù)報(bào)

衛(wèi)星導(dǎo)航定位體系工作原理相對復(fù)雜，地面站觀測到的信息，即衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，通常會由數(shù)據(jù)中心站處理。主控站、地面站間的聯(lián)系，主要通過通信手段完成;對此，各地面站間無需展開外推。地面監(jiān)測站的功能仍存在局限性，測量衛(wèi)星鐘誤差時(shí)，并不能實(shí)現(xiàn)持續(xù)觀測。尤其是在超觀測能限外，衛(wèi)星鐘與系統(tǒng)間，主要借助衛(wèi)星鐘實(shí)現(xiàn)同步。對此，衛(wèi)星鐘秒穩(wěn)，時(shí)間同步精度越高。通常情況下，定位系統(tǒng)會外推衛(wèi)星鐘差，將地面鐘與衛(wèi)星鐘等計(jì)算信息，以鐘差預(yù)報(bào)途徑，向用戶播發(fā)。基于衛(wèi)星鐘差預(yù)報(bào)角度分析，其預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度，主要受觀測精度，以及預(yù)報(bào)時(shí)間長度、鐘差觀測時(shí)間長度等因素影響。觀測時(shí)間與精度呈正相關(guān)，觀測時(shí)間與預(yù)報(bào)時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。預(yù)報(bào)、觀測時(shí)間相同，鐘差預(yù)報(bào)精度，主要受為衛(wèi)星鐘運(yùn)行屬性影響。觀測時(shí)間越長，預(yù)測精度越高，12小時(shí)的觀測時(shí)間，其鐘差預(yù)報(bào)精度，可高達(dá)10ns。

4 總結(jié)

在衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)中，時(shí)間同步技術(shù)的應(yīng)用越發(fā)自如，技術(shù)也基本能夠滿足導(dǎo)航定位系統(tǒng)，對時(shí)間同步精確度需要。但同步技術(shù)的精度仍有較大的進(jìn)步空間;對此，加強(qiáng)同步技術(shù)分析，提高定位系統(tǒng)性能有著重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]楊景光.淺析北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及其于民航導(dǎo)航的應(yīng)用[J].通訊世界，2016（17）：241-241.

[2]劉曉華.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在民航導(dǎo)航中的應(yīng)用分析[J].中國高新區(qū)，2018（01）.

[3]張皓.四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對比與民航衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2016（04）：24-25.