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第1章 绪论 1

1.1 定位导航与时间频率 1

1.1.1 导航 1

1.1.2 无线电导航测量 1

1.1.3 时间频率与定位 3

1.2 卫星导航系统 3

1.2.1 美国的GPS系统 4

1.2.2 俄罗斯的GLONASS系统 6

1.2.3 欧洲的Galileo系统 7

1.2.4 我国的北斗全球卫星导航系统 9

1.3 卫星导航系统中的时间 9

1.3.1 时间在卫星导航系统中的作用 9

1.3.2 卫星导航系统中时间频率技术现状 10

参考文献 13

第2章 时间频率基础知识 15

2.1 时间频率的基本概念 15

2.2 时间频率信号源 16

2.2.1 晶体振荡器 16

2.2.2 原子振荡器 19

2.2.3 各种振荡器的性能比较 21

2.3 时间尺度 22

2.3.1 天文时 22

2.3.2 原子时 24

2.4 时间频率系统 27

参考文献 28

第3章 卫星导航时间频率体系 29

3.1 时间频率体系概念与内涵 29

3.2 基本量测方程 30

3.2.1 定位方程 30

3.2.2 测速方程 31

3.3 时间频率体系的功能 32

3.3.1 基于量测方程的功能关系分析 32

3.3.2 时间频率体系的基本功能 34

3.4 时间频率体系组成 35

3.4.1 时间频率体系的组成 35

3.4.2 时间频率体系的工作流程 36

3.4.3 卫星导航系统中时间频率系统的功能 36

3.5 工作原理 38

3.5.1 系统时间建立与保持工作原理 38

3.5.2 本地时间产生与保持原理 39

3.5.3 系统内部时间同步原理 39

3.5.4 本地时间偏差测量控制与预报原理 40

3.5.5 系综时间建立与保持原理 41

3.5.6 GNSST偏差监测与预报原理 43

3.5.7 系统授时与精密时频传递原理 44

参考文献 44

第4章 卫星导航中的时间同步技术 46

4.1 时间同步的概念和作用 46

4.2 GPS共视时间传递方法 47

4.2.1 概述 47

4.2.2 GPS单向时间传递原理 47

4.2.3 GPS共视时间传递原理 48

4.2.4 GPS共视时间传递事后数据处理方法及实例 49

4.3 双向卫星时间频率传递 55

4.3.1 概述 55

4.3.2 TWSTFT原理 55

4.3.3 TWSTFT中的Sagnac效应计算 56

4.4 激光时间传递 59

参考文献 60

第5章 系统时间 62

5.1 系统时间产生和保持 62

5.1.1 系统时间产生的物理意义 62

5.1.2 系统时间在卫星导航系统中的作用 62

5.1.3 原子钟在卫星导航系统中的分布与作用 65

5.2 GNSS系统时间的产生方法 67

5.2.1 GPS系统时间 67

5.2.2 Galileo系统时间 70

5.2.3 GLONASS系统时间 71

5.2.4 COMPASS系统时间 72

5.3 系统时间的溯源 73

5.3.1 系统时间溯源的原因 73

5.3.2 守时系统的组成和功能 74

5.3.3 主要守时实验室 74

参考文献 76

第6章 卫星和星座时间 78

6.1 卫星时间产生与保持 78

6.1.1 GPS卫星时间的产生与保持技术 78

6.1.2 Galileo卫星时间的生成与保持技术 82

6.1.3 CAPS卫星时间产生与保持技术 84

6.2 星座自主时间 85

6.2.1 星座自主时间的概念 85

6.2.2 星间链路 86

6.2.3 自主时间保持 93

6.2.4 卫星星座时间同步误差源分析 94

参考文献 98

第7章 导航信号的时间频率特性 101

7.1 导航信号与时间频率 101

7.1.1 倍频链 101

7.1.2 测距码伪距测量 103

7.1.3 载波相位伪距测量 104

7.1.4载波反映的星载钟频率特性 105

7.1.5 伪随机码反映的星载钟时间特性 105

7.1.6 导航电文中的时间信息 106

7.2 导航信号产生和发射的时间控制 108

7.2.1 导航信号产生和发射时间非同步控制技术 108

7.2.2 导航信号产生与发射时间同步控制技术 113

参考文献 116

第8章 卫星导航系统授时 118

8.1 授时与定时 118

8.2 GNSS授时方法与技术 119

8.2.1 GNSS系统授时原理 119

8.2.2 GNSS系统时间频率传递技术 121

8.2.3 转发式卫星授时 124

8.3 GNSS接收机定时技术 125

8.3.1 高精度伪距测量原理 125

8.3.2 GNSS定时接收机工作原理 126

8.3.3 GNSS定时误差及其处理方法 127

8.4 GNSS系统授时应用 137

参考文献 137

第9章 时间频率测量与校准 139

9.1 卫星导航系统对时间频率校准的要求 139

9.1.1 卫星导航系统中的时间频率校准 139

9.1.2 定位和定时系统对时间频率校准的要求 140

9.1.3 测速和校频对时间频率校准的要求 141

9.2 设备时延的绝对测量方法 141

9.2.1 群时延和绝对时延的关系 141

9.2.2 利用矢量网络分析仪测量设备绝对时延 142

9.2.3 利用示波器测量设备绝对时延 145

9.3 设备时延的相对测量方法 153

9.3.1 相对校准的定义和使用范围 153

9.3.2 相对校准的方法 153

9.4 基于标准时间接收机时延的绝对校准 154

9.4.1 定时接收机时延绝对校准的一般方法 154

9.4.2 基于标准时间的时延测量方法 155

9.4.3 测量误差分析 156

9.4.4 结论 157

参考文献 157

第10章 GNSS时间互操作 159

10.1 GNSS的系统时间及其偏差 159

10.1.1 多模卫星导航 159

10.1.2 系统时间偏差产生的原因 160

10.1.3 系统时间偏差的品质估计 163

10.1.4 系统时间偏差特性研究 165

10.2 系统时间偏差在用户段的表现形式 168

10.2.1 设备群时延导致定时偏差变化的原因和效果 168

10.2.2 设备群时延导致信号定时偏差的仿真分析 170

10.2.3 设备群时延导致信号定时偏差的实际测量实验 173

10.2.4 设备群时延导致的系统时差变化 174

10.3 系统时差对定位的影响及处理方法 174

10.3.1 系统时差对定位的影响 174

10.3.2 系统时差常规处理方法 179

10.3.3 系统时差处理方法的比较 185

10.4 系统时差辅助导航方法 187

10.4.1 系统时差辅助导航方法概述 188

10.4.2 系统时差辅助导航设计 188

10.4.3 系统时差辅助导航方法分析 189

10.4.4 系统时差辅助导航方法实验验证 191

10.4.5 结论 192

参考文献 192