北斗授时终端及其检测技术

陈向东：1970年10月出生，1998年毕业于国防科技大学，获工学博士学位，北京卫星导航中心高级工程师。华东师范大学兼职教授，博士生导师。长期从事北斗卫星导航系统论证研究、研制建设和应用开发，是北斗一代、二代地面系统建设的主要参加者，在北斗系统信号体制设计、广域差分高精度定位技术、北斗用户终端技术等方面有较深入的研究。承担了国家“863”项目、军队预研、型研项目获国家科技进步二等奖1项，部委级科技进步一等奖1项，军队科技进步奖一等奖1项、二等奖4项，、三等奖6项。公开发表学术论文30余篇。

本书追根溯源介绍不同卫星导航系统的系统时间及其时间（计测)系统，通过它们与协调世界时UTC/国际原子时TAI相互关系与换算，为授时终端处理不同导航系统互操作打基础；从实际使用的角度出发，梳理授时终端应用的功能、性能技术参数和相关技术要求；从原理上阐明其将对授时信号（信息）三要素――时标脉冲有无、脉冲前沿宽度（抖动）和时间信息（TOD时刻/日期时间码）误码率的影响。本书介绍用于检验/检测终端的方法、测试仪器设备及其使用方法，并对测试结果置信度用评估软件进行评估。这是授时用户急需解决的问题。

目    录
第1章　概论 1
1．1  时间与时频传递 2
1．2  卫星导航系统 4
1．3  从GPS到北斗授时 6
1．3．1  GPS卫星广播方式授时 6
1．3．2  GPS共视时间比对 7
1．3．3  GPS载波相位时间比对 8
1．3．4  北斗RDSS单向授时 10
1．3．5  北斗RDSS双向授时 11
1．3．6  北斗共视时间比对 12
第2章　GNSS系统时间及其时间系统 19
2．1  天文时 20
2．1．1  恒星时 20
2．1．2  平太阳时 20
2．1．3  地方时/区时与时区 20
2．1．4  世界时 21
2．1．5  历书时 21
2．2  原子时 22
2．2．1  国际原子时 22
2．2．2  地方（实验室）原子时 23
2．2．3  国际原子时与地球时 23
2．3  协调世界时 24
2．3．1  UTC的国际规定及其物理实现 25
2．3．2  闰秒 26
2．3．3  DUT1 27
2．4  GPS系统时间及其时间系统 27
2．5  GLONASS系统时间及其时间系统 28
2．6  北斗系统时间及其时间系统 28
2．7  Galileo系统时间及其时间系统 30

第3章　北斗授时终端（上） 31
3．1  北斗授时终端技术及其发展 32
3．2  北斗授时终端构成与分类 33
3．2．1  北斗RDSS授时终端构成及分类 33
3．2．2  北斗RNSS授时终端构成及分类 36
3．3  北斗授时终端技术要求 39
3．3．1  北斗RDSS授时终端技术要求 39
3．3．2  北斗RNSS授时终端及其要求 43
3．4  北斗与其他系统组合授时终端技术 46
3．4．1  北斗与GPS组合授时终端技术 46
3．4．2  北斗与长河组合导航授时技术 48
第4章　北斗授时终端（下） 53
4．1  终端守时及其频率源 54
4．1．1  北斗授时终端频率源 54
4．1．2  守时与频率源 56
4．1．3  驯钟与终端守时 59
4．2  终端授时及其输出 60
4．2．1  1PPS信号输出 60
4．2．2  B码授时输出 60
4．2．3  NTP授时与同步 63
4．2．4  PTP授时与同步 65
4．3  系统终端组网授时 67
4．3．1  北斗授时在数字通信网中的应用 67
4．3．2  北斗授时在跳频通信中的应用 69
4．3．3  北斗授时在电力系统中的应用 71
第5章　北斗授时终端测试（上） 73
5．1  测试原理与方法 74
5．1．1  时频测量基础 74
5．1．2  模拟信号源法 74
5．1．3  参考终端比测法 76
5．2  北斗授时终端测试系统 78
5．2．1  测试系统组成 79
5．2．2  测试系统技术要求 79
5．2．3  测试系统接口 83
5．3  北斗/GNSS信号模拟器 83
5．3．1  北斗/GNSS信号模拟器发展概况 83
5．3．2  北斗/GNSS信号模拟器组成原理 86
5．3．3  北斗/GNSS信号模拟器主要特性及功能 98
5．4  通用时频测试设备 101
第6章　北斗授时终端测试（下） 103
6．1  测试设备及环境 104
6．1．1  测试设备 104
6．1．2  测试环境 105
6．2  终端功能测试 105
6．2．1  基础检查 105
6．2．2  授时功能测试 106
6．2．3  参数设置/信息显示告警功能测试 107
6．2．4  数据和信息保存功能测试 107
6．3  终端性能测试 108
6．3．1  授时精度（准确度）测试 108
6．3．2  北斗授时终端输出频率稳定度和准确度测试 112
6．3．3  守时偏差测试 114
6．3．4  捕获和跟踪灵敏度测试 115
6．3．5  首次定位时间测试 119
6．3．6  重捕时间测试 121
6．3．7  定位精度测试 122
6．3．8  1PPS信号 124
6．4  环境适应性测试 125
6．4．1  测试依据文件 125
6．4．2  高低温测试 125
6．4．3  振动测试 128
6．4．4  外壳防护测试 131
6．4．5  湿热测试 132
6．4．6  功耗测试 132
6．5  电磁兼容性测试 133
6．5．1  辐射骚扰场强试验 133
6．5．2  静电放电抗扰度试验 134
6．5．3  射频电磁场辐射抗扰度试验 137
6．5．4  电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 139
6．5．5  浪涌（冲击）抗扰度试验 141
6．5．6  射频场感应的传导骚扰抗扰度试验 141
6．6  可靠性/安全性测试 142
6．6．1  可靠性检验方案 142
6．6．2  受试样本的数量 143
6．6．3  失效判决 143
6．6．4  测试检验项目及顺序 143
第7章　北斗授时终端测试评估 145
7．1  概述 146
7．2  测试评估系统及软件 147
7．3  测试评估项目 153
7．3．1  首次定位时间评估 154
7．3．2  接收灵敏度评估 154
7．3．3  定位精度评估 156
7．3．4  伪距精度评估 158
7．3．5  通道一致性评估 159
7．3．6  电文误码率评估 161
7．3．7  设备时延评估 162
7．3．8  授时精度评估 163
7．3．9  评估报告生成 165
7．4  测试评估软件应用 166
参考文献 169