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【科普】卫星导航工夫体系是什么?

欣赏次数:199   更新工夫:2017-07-21

卫星导航体系都是基于工夫丈量完成的,正确波动的工夫是卫星导航体系运转的最底子保证。工夫参数作为卫星导航中工夫信息的体现方法,它不但是完成定位、测速等功效的条件包管,更间接干系着这体系的办事功能,有须要对卫星导航体系的工夫参数举行片面的剖析和测试。

什么是工夫


工夫固然早被人所了解,但确切地界说也是很难的。有人说是乘机更替,也有人说是太阳东升西落的一天。工夫实在便是形貌实物开展活动的一把尺子,器量实物活动及变革历程的数学东西。工夫包括时候和工夫距离两个观点。


时候是指实物产生某一征象的刹时,在工夫轴上用一个点表现,没有是非的意义,是只某一事情是什么时分产生的,时候与物体的瞬时地位绝对应。在地理学和卫星定位中,与所获数据对应的时候也称历元。


工夫距离是指实物产生某一征象所履历的历程,是两个时候之间的一段距离。以是工夫距离丈量也成为绝对工夫丈量;时候丈量,响应地成为相对工夫丈量。


工夫基准包括工夫原点(时候)和工夫标准(工夫段)。工夫体系与坐标体系一样,应有其标准(工夫单元)与原点(实在历元)。此中工夫的标准是要害,而原点可以依据实践使用加以选定。差别的原点和标准对应差别的工夫体系。任何一个可观察的周期的活动征象,只需切合条件,都可以用作确定工夫距离。


为什么卫星导航体系必要创建工夫体系


(a)导航卫星作为地面静态不停点,其地位是顷刻变革的,工夫器量的精度就意味着空间地位的精度。


(b)卫星定位是经过测定一电磁波信号传达工夫来测定站星间隔的。比方:若要间隔偏差小于1厘米,则工夫精度至多要求达3×l0-11秒。


根本工夫体系

常用的工夫标准分为地理时和原子时。


地理时


地理时是人类经过地理丈量来确定的工夫标准。一种因此地球自转为底子,如恒星时和太阳时。这两种工夫体系都具有地方性,标准不波动不一致,因而,天下上划定以格林尼治地方时为尺度工夫,称之为天下时;另一种因此地球公转为底子,如历书时。


恒星时


以春分点为参考点,由春分点的周日视活动所确定的工夫。工夫标准:春分点一连两次颠末当地子午圈的工夫距离为一恒星日,一恒星日分为24个恒星时。起算原点:恒星时以春分点经过当地子午圈时候为起算原点,以是恒星时在数值上即是春分 点绝对于当地子午圈的时角。


卫星导航定位相干的工夫体系恒星时的特征:恒星时具有地方性,招致工夫标准不波动。恒星时因此地球自转为底子的,由于岁差和章动的影响,春分点在天球上的地位并不确定(真恒星时、平恒星时)。因而,恒星时不具有一致的工夫原点。


平太阳时


平太阳时的特征:平太阳时具有地方性,招致工夫标准不波动。以平太阳一连两次颠末当地子午线的工夫距离为一平太阳日,含24平太阳小时。由于真太阳的视活动是不匀称的, 不克不及作为创建工夫体系的参考点。因而,假定一个平太阳作为一个参考点。该平太阳的活动速率即是真太阳周年活动的均匀速率,且其在天球赤道上作周年视活动。


天下时(UT)


以平半夜为零时起算的格林尼治平太阳时。天下时与平太阳时标准基准相反,其差异仅在于起算点差别。时的特征:天下时固然属环球性,但工夫标准照旧不波动



历书时


历书时因此地球公转周期为底子而创建的一种工夫体系,1952年国际地理协会第八次集会决议:从1960年起,列国在编算地理年历中盘算太阳、玉轮和行星等的视地位时,一概不必天下时而接纳以地球公转周期为基准的历书时。1958年国际地理协会第十届集会经过历书确实切界说是:“历书时是从公历1900年头左近,太阳多少平黄经为279°41′48.04″的瞬时起算,这一瞬时定为历书时1900年1月1日00时整。历书时秒长为历书时1900年1月1日00时瞬时的回归年长度的1/31556925.9747。” 1960至1968年历书时秒曾被釆用为工夫的根本单元。


原子时


原子时因此物质的原子外部活动纪律为基准的工夫标准。随着对工夫正确度和波动度的要求不停进步,以地球自转为底子的天下时体系难以满意要求。而原子中的电子在差别能级之间跃迁时会发射大概吸取肯定频率的电磁波,而且该电磁波的频率值十分波动。于是国际界说:秒长为铯原子基态的两个超精密能级间跃迁辐射震荡9192631170周所继续的工夫;出发点:按国际协议取为1958年1月1日0时0秒,该刹时原子时与天下时有差别(0.0039秒)。


国际原子时(TAI)


国际原子时是由国际计量局(BIPM)依据天下上约30多个国度70多个实行室350台左右原子钟提供数据处置得出的“国际工夫尺度”。国际原子时标是一种一连性时标,由1958年1月1日0时0分0秒起,以日、时、分、秒盘算,原子时的正确度为逐日数纳秒。

 

和谐天下时(UTC)


人类的生存习气因此地球自转为底子的昼日变革,但存在地球自会不匀称的征象,工夫是基准不克不及随意变革,以是利用原子时工夫基准,但照顾到人们利用的利便, 要将原子时和天下时举行联合,接纳原子时的秒长,当和天下时的 差别凌驾±0. 9秒时,就利用跳秒方法加上1秒或减去1秒,这种 工夫体系称之为和谐天下时。既偶然间原点,也有波动的工夫标准。跳秒(Leapsecond):通常在6月30日或12月31日最初一秒。


导航卫星的工夫体系

GPS工夫体系(GPST)


GPS体系是测时测距体系。工夫在 GPS丈量中是一个根本的观察量。卫星的信号,卫星的活动,卫星的坐标都与工夫亲密相干。对工夫的要求既要波动又要一连。为此,GPS体系中卫星钟和吸收机钟均接纳波动而一连的GPS工夫体系。GPS工夫体系:接纳原子时ATI秒长作为工夫基准,工夫的起算点界说在1980年1月6日的UTC0时。


GLONASS工夫体系(GLONASST)


GLONASS的工夫体系简 称GLONASS工夫,它由GLONASS的中间同步器(CS)氢原子钟发生、维持,并以UTC为基准。

 

Galileo工夫体系(GST)


Galileo工夫体系(GST)基于一个一连运 行的原子时,它经过对一系列原子频率尺度的整合来维持,此中以 氢原子钟为主钟。Galileo体系工夫与国际原子时之间存在一个整秒 数的恒定差别,两者之间的秒内偏向被控制在28纳秒以内。


BDS工夫体系(BDT)


斗极的工夫基准为斗极时(BDT),BDT接纳国际单元制(SI)秒为根本单元一连累计,肇始历元为2006年1月1日和谐天下时00时00分00秒。接纳周和周内秒计数。BDT经过UTC(国度授时中心,NTSC)与国际UTC创建联系,BDT与UTC的偏向坚持在100纳秒以内。BDT与UTC之间的闰秒信息在导航电文中播报。

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