《北斗卫星共视时间传递技术要求GBT 39411-2020》详细解读

《北斗卫星共视时间传递技术要求GB/T39411-2020》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义和缩略语3.1术语和定义3.2缩略语4共视设备contents目录4.1功能4.2性能4.3接口5观测操作5.1观测环境5.2天线安装5.3初始化设置5.4同步观测contents目录6数据处理6.1观测数据6.2时延改正6.3处理步骤6.4处理结果7性能测试7.1测试条件contents目录7.2测试仪器7.3测试方法附录A(规范性附录)共视观测数据格式参考文献011范围北斗卫星共视时间传递的定义本标准规定了利用北斗卫星进行共视时间传递的技术要求，包括共视设备、观测操作、数据处理和性能测试等方面的要求。适用于利用北斗卫星信号，通过两个或多个地面站同时观测同一颗北斗卫星，以实现高精度时间传递的应用场景。标准的适用范围本标准适用于需要高精度时间同步的各个领域，如通信、电力、金融、交通等。适用于北斗卫星共视时间传递系统的研制、生产、测试和使用等环节。与其他标准的关联本标准引用了其他相关国家或行业标准，如卫星导航定位术语、时间频率术语等，以确保术语的一致性和准确性。与其他相关标准共同构成了北斗卫星导航系统的标准体系。022规范性引用文件包括与北斗卫星时间传递技术相关的国家标准，如时间频率的计量标准、数据格式标准等。国家标准涉及卫星通信、时间同步等领域的行业规范和技术要求。行业标准包括国际电工委员会（IEC）、国际标准化组织（ISO）等发布的与北斗卫星时间传递相关的国际标准。国际标准引用文件的种类规范性引用文件为北斗卫星共视时间传递技术提供了统一的标准和依据，确保技术要求的一致性和准确性。确保技术要求的一致性和准确性通过引用规范性文件，可以推动北斗卫星时间传递技术的规范化发展，提高技术的可靠性和稳定性。促进技术的规范化发展规范性引用文件为用户提供了明确的技术指导和操作规范，方便用户理解和使用北斗卫星时间传递技术。方便用户理解和使用引用文件的重要性获取途径可以通过国家标准、行业标准、国际标准的官方网站或相关出版物获取规范性引用文件。应用方法在理解和应用北斗卫星共视时间传递技术要求时，应结合具体的规范性引用文件进行参考和对照，确保技术实施的准确性和合规性。如何获取和应用引用文件033术语、定义和缩略语北斗卫星共视时间传递利用北斗卫星信号，通过两个或多个地面站同时观测同一颗北斗卫星，以实现高精度时间传递的方法。共视观测两个或多个地面站同时观测同一颗卫星，记录卫星信号的到达时间，用于后续的数据处理和时间比对。时间比对将不同地点测量得到的时间进行比较，以确定它们之间的差异。术语定义地面站用于接收北斗卫星信号并进行时间测量的设备所在地。由北斗卫星发射的，包含时间信息的无线电信号。北斗卫星信号衡量北斗卫星共视时间传递准确度的指标，通常用时间差的标准差来表示。时间传递精度北斗卫星导航系统（BeiDouSatelliteNavigationSystem）的缩写。BDS共视（CommonView）的缩写，指两个或多个地面站同时观测同一颗卫星。CV协调世界时（CoordinatedUniversalTime）的缩写，是一种国际标准时间。UTC缩略语010203043.1术语和定义北斗卫星共视时间传递利用北斗卫星信号，通过两个或多个地面站的共视观测，实现高精度时间传递的方法。共视观测两个或多个地面站同时观测同一颗北斗卫星，并记录观测数据的过程。时间传递精度衡量北斗卫星共视时间传递准确度的指标，通常表示为时间偏差的标准差或不确定度。术语定义在北斗卫星共视时间传递中，作为时间基准的地面站，向其他地面站提供时间传递服务。主站在北斗卫星共视时间传递中，接收主站时间传递服务的地面站。从站接收到的北斗卫星信号时间与主站时间的差异，是评价时间传递精度的重要指标。从站两个或多个地面站在进行共视观测时，所获取的北斗卫星信号观测数据。这些数据用于后续的数据处理和时间传递计算。共视数据01020403时间偏差053.2缩略语含义北斗卫星导航系统（BeiDouSatelliteNavigationSystem）解释中国自主研发的全球卫星导航系统，提供定位、导航和授时服务。BDS共视（CommonView）含义指两个或多个地点的接收机同时对同一颗卫星进行观测，通过比对观测数据来精确测定时间差或钟差。解释CV含义协调世界时（CoordinatedUniversalTime）解释以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统。UTC含义时间传递精度（TimeAccuracyImprovementProtocol）解释TAIP一种用于提高时间传递精度的协议，通常应用于卫星导航系统中。0102064共视设备用于接收北斗卫星信号，并将其转换为可供处理的数字信号。接收机提供高精度的时间基准，确保时间传递的准确性。原子钟对接收到的卫星信号进行处理，提取时间信息，并进行共视时间比对。数据处理单元4.1设备组成4.2设备性能要求数据处理单元应具备高速、高效的数据处理能力，以确保实时输出高精度的时间信息。原子钟应具有高度的稳定性和准确性，其频率准确度应优于一定的标准。接收机应具有高灵敏度、低噪声、抗干扰能力强等特点，以确保在恶劣环境下仍能稳定接收卫星信号。0102034.3设备接口与兼容性共视设备应提供标准化的接口，以便与其他设备进行连接和数据交换。设备应具有良好的兼容性，能够支持多种不同型号、不同厂家的接收机、原子钟等设备的接入。““共视设备应具有高度的安全性和可靠性，能够抵御各种恶意攻击和干扰。设备应采用冗余设计，确保在部分组件故障时仍能正常工作。同时，应具备故障自诊断和恢复功能，以减少人工干预和维护成本。4.4设备安全性与可靠性074.1功能4.1.1接收北斗卫星信号接收北斗卫星的导航信号，包括B1、B2和B3频段信号。01实现对北斗卫星信号的稳定跟踪和精确测量。02提取卫星信号中的时间信息，为时间传递提供基础数据。03通过两个或多个地面站同时观测同一颗北斗卫星，实现高精度时间传递。利用卫星信号传播时间的测量值，计算地面站之间的时间差。通过算法对时间差进行精确处理，得到地面站之间的精确时间同步。4.1.2共视时间传递0102034.1.3设备状态监测与控制0302实时监测共视设备的运行状态，包括接收机、天线等设备的工作状态。01实现对设备的远程控制，方便维护人员进行远程管理和故障排除。当设备出现故障或异常时，及时发出告警信息，通知维护人员进行处理。将接收到的北斗卫星信号数据、设备状态数据以及时间传递结果数据进行存储。保证数据传输的安全性和可靠性，防止数据泄露和损坏。提供数据传输接口，方便用户将数据导出到其他设备或系统中进行进一步处理和分析。4.1.4数据存储与传084.2性能精度要求抗干扰能力稳定性要求易用性和可维护性共视设备的性能直接关系到时间传递的精度。因此，设备需要具有高精度的时间测量和频率稳定度，以确保传递的时间信息准确无误。由于北斗卫星信号在传输过程中可能受到各种干扰，共视设备需要具备强大的抗干扰能力，以保证在复杂电磁环境下仍能准确接收和处理卫星信号。共视设备需要具有良好的长期稳定性和可靠性，能够在各种环境条件下保持性能稳定，确保时间传递的连续性和可靠性。共视设备应设计简洁、易用，方便用户操作和维护。同时，设备应具备良好的故障诊断和远程维护功能，以降低使用成本和提高工作效率。4.2性能094.3接口4.3.1外部接口010203天线接口用于连接卫星信号接收天线，确保信号的稳定接收。数据传输接口将接收到的卫星信号数据传输到处理单元，保证数据的实时性和准确性。电源接口提供稳定的电源供应，确保设备的正常运行。01信号处理模块接口负责接收卫星信号，并进行预处理和解码操作，将解码后的数据传递给后续处理模块。4.3.2内部接口02数据处理模块接口对解码后的卫星数据进行进一步的处理和分析，提取出时间信息和其他相关数据。03控制模块接口负责设备的整体控制和调度，确保各个模块之间的协同工作。卫星信号接收协议定义了卫星信号的接收、解码和传输等相关规范，确保信号的准确接收和处理。4.3.3通信协议数据传输协议规定了数据传输的格式、速率和错误处理机制等，保证数据的可靠传输。设备控制协议用于设备的远程控制和管理，包括参数设置、状态查询和故障诊断等功能。105观测操作在观测前，应对共视设备进行全面的检查，确保其正常工作且性能稳定。检查设备状态根据观测需求，合理配置观测参数，如观测频率、采样率等。配置观测参数根据实际需求，选择合适的观测时间和地点，确保观测条件良好。确定观测时间和地点5.1观测准备严格时间同步确保所有参与共视的接收机时间严格同步，以保证观测数据的准确性。实时监控数据质量通过实时监控接收机的数据质量，确保观测数据的可靠性和有效性。连续稳定观测在观测期间，应保持接收机的连续稳定工作，避免数据中断或异常。5.2观测过程观测结束后，应及时保存观测数据，并进行备份，以防数据丢失。数据保存与备份按照规定的程序关闭接收机，并进行必要的设备检查和维护。设备关闭与检查整理观测期间的记录，包括设备状态、观测环境等信息，为后续数据处理和分析提供依据。观测记录整理5.3观测结束115.1观测环境地质条件观测站应建立在地质稳定、远离震源的区域，以确保观测设备的稳定性和安全性。气象条件观测站应充分考虑当地气象条件，特别是风、雨、雪等自然因素对观测设备的影响，采取相应的防护措施。地理位置观测站应远离电磁干扰源，如高压线、变电站、无线电发射塔等，以减少电磁干扰对观测数据的影响。观测站环境要求视野开阔天线应安装在视野开阔、无遮挡物的地方，以确保能够接收到足够的卫星信号。远离反射面天线应远离大面积的水面、金属面等反射面，以避免多路径效应对观测数据的影响。防雷措施天线应安装有效的防雷设施，以防止雷电对设备和人身安全造成威胁。030201天线安装环境要求设备运行环境要求温度控制观测设备应安装在温度适宜、通风良好的室内环境中，以确保设备的正常运行和延长使用寿命。湿度控制室内环境应保持适宜的湿度，以防止设备受潮或过于干燥而影响性能。电源保障观测设备应接入稳定可靠的电源，并配备必要的备用电源，以确保设备的持续运行。125.2天线安装030201视野开阔天线应安装在周围无高大建筑物、树木等遮挡物的开阔地带，确保卫星信号接收质量。远离干扰源天线应远离电磁干扰源，如高压线、雷达站、无线电发射台等，以减少信号干扰。地质稳定天线安装位置的地质应稳定，避免因地面沉降、滑坡等自然灾害影响天线安全。安装位置选择天线定向天线应准确对准北斗卫星方向，确保信号接收效果最佳。防雷措施天线应采取有效的防雷措施，避免因雷击造成设备损坏或人员伤亡。稳固性天线安装应牢固可靠，防止因风力、震动等因素导致天线移位或损坏。安装要求现场勘察确定天线安装位置前，应进行现场勘察，评估安装条件的符合性。基础施工按照设计要求进行天线基础施工，确保基础的稳定性和承重能力。天线组装按照天线安装说明进行天线组装，确保各部件连接正确、紧固可靠。调试与测试完成天线安装后，应进行调试与测试，确保天线性能达到设计要求。安装流程135.3初始化设置VS初始化设置是设备开始工作前的关键步骤，它能够确保设备在后续的运行过程中能够正常工作，减少出错的可能性。提高时间传递精度通过合理的初始化设置，可以校准设备的各项参数，从而提高时间传递的精度和稳定性。确保设备正常运行初始化设置的重要性初始化设置的内容输入位置坐标信息01需要输入天线相位中心的位置坐标，这可以是以直角坐标（笛卡尔）形式或以大地坐标形式输入。设定共视星表信息02对于具有内部定时功能的设备，这一步可能不需要。但对于其他设备，需要设定共视星表信息，以确保设备能够准确地跟踪和观测到指定的卫星。输入设备时延信息03这包括接收天线时延、天线电缆时延、主机单元时延（内部时延）以及本地钟与接收机连接电缆时延等，这些信息对于校准设备的时间传递至关重要。设定与观测相关的信息04包括坐标的参考系、接收机的类型、电离层时延的计算模型以及初始化时间等，这些信息将帮助设备更准确地进行时间传递。1.打开设备并进入初始化设置界面。012.根据实际情况输入位置坐标信息、共视星表信息、设备时延信息等必要参数。023.检查并确认所有输入信息的准确性，确保没有遗漏或错误。034.完成初始化设置并保存相关参数，以便设备在后续的运行过程中能够自动调用这些设置进行时间传递操作。04通过以上步骤进行初始化设置后，北斗卫星共视时间传递设备将能够更准确地进行时间传递操作，为各领域的应用提供高精度的时间服务。05初始化设置的步骤145.4同步观测设备校准在进行同步观测之前，应确保所有参与共视的北斗卫星接收设备已经过精确校准，以保证观测数据的准确性。时间同步各观测站点需要将自己的本地时间与北斗卫星系统时间进行同步，这是实现精确共视观测的基础。观测准备根据观测需求和卫星的可见性，选择合适的北斗卫星进行观测。选择观测卫星确定同步观测的具体时段，以确保所有参与观测的站点在同一时间段内进行观测。设定观测时段观测流程数据记录与处理数据处理观测完成后，需要对记录的数据进行处理和分析，以提取有用的时间传递信息。这通常涉及到复杂的算法和计算过程，以确保数据的准确性和可靠性。数据记录在同步观测过程中，各站点需要详细记录观测数据，包括卫星信号强度、时间差等关键信息。在观测过程中，应注意避免各种可能的信号干扰，如电磁干扰、多路径效应等，以保证观测数据的准确性。信号干扰确保观测设备的稳定性对于获得准确的观测数据至关重要。因此，在观测过程中应定期检查设备的运行状态，并及时处理任何可能出现的问题。设备稳定性注意事项156数据处理数据筛选根据观测条件和数据质量，对原始观测数据进行筛选，去除异常值和粗差。数据平滑采用合适的数据平滑方法，对筛选后的数据进行处理，以减小随机误差的影响。格式转换将原始数据转换为适合后续处理的数据格式，如RINEX格式等。6.1数据预处理对参与共视的接收机时间标记进行对齐处理，确保时间同步。时间标记对齐6.2共视时间计算根据共视观测数据，计算不同接收机之间的时间差。共视时间差计算对计算出的时间差进行必要的误差修正，如大气延迟修正、相对论效应修正等。误差修正结果验证采用多种方法对计算结果进行验证，确保结果的准确性和可靠性。数据存储与管理对处理后的数据进行妥善存储和管理，方便后续使用和分析。结果输出与报告编制按照规定的格式和要求，输出处理结果并编制相应的报告。6.3数据后处理010203166.1观测数据观测数据的采集应遵循准确、及时、完整的原则，确保数据的真实性和可靠性。采集的数据应包括卫星信号强度、信号质量、时间戳等信息，以满足后续数据处理的需要。数据采集设备应具备高灵敏度、低噪声、高稳定性等性能，以保证数据采集的准确性。数据采集010203对采集到的原始观测数据进行预处理，包括数据清理、格式转换、异常值检测等步骤。格式转换是将原始数据转换为适合后续处理和分析的格式，如RINEX格式等。数据清理主要是去除无效数据和噪声数据，确保数据的准确性和可靠性。异常值检测是通过统计方法识别并处理观测数据中的异常值，以避免对后续处理造成干扰。数据预处理01对预处理后的观测数据进行质量评估，包括数据完整性、准确性、一致性等方面的检查。03准确性检查是通过与已知准确数据或其他可靠数据源进行对比，验证观测数据的准确性。0204数据完整性检查主要是确认观测数据是否齐全，无缺失或损坏情况。一致性检查是确保观测数据在时间序列上的一致性，避免出现时间跳跃或数据矛盾的情况。数据质量评估数据管理应建立完善的数据档案和索引系统，方便数据的查询、检索和使用。同时，应制定严格的数据保密和备份措施，防止数据泄露和丢失。观测数据应按照规定的格式和标准进行存储和管理，以便后续的数据处理和分析工作。数据存储应采用可靠、高效的存储设备和技术，确保数据的安全性和可用性。数据存储与管理010203176.2时延改正时延来源及分类信号传播时延由于信号在空间中传播速度有限，从卫星到接收机的传播过程中会产生时延。01设备处理时延接收机在接收到信号后进行处理，如解码、解扩等，这个过程中也会产生时延。02其他时延包括大气层对信号的影响、多路径效应等引起的时延。03利用模型进行改正通过建立精确的模型，对各类时延进行估算和改正。时延改正方法利用双频观测进行改正双频接收机可以同时接收两个频率的信号，通过对比两个频率的信号差异，可以对电离层引起的时延进行改正。利用差分技术进行改正通过在相同或相近的位置设立两个或多个接收机，利用它们之间的观测值差异来消除或减小公共误差，包括时延误差。提高时间传递精度时延是影响时间传递精度的重要因素之一，通过时延改正可以提高时间传递的精度。保障系统可靠性对时延进行精确改正可以保障系统的可靠性，避免因时延误差导致的系统故障或性能下降。推动技术发展时延改正技术的研究和应用可以推动相关技术的发展，提高整个系统的性能和稳定性。时延改正的重要性186.3处理步骤数据预处理数据平滑采用适当的方法对数据进行平滑处理，以减少随机误差的影响。数据筛选去除异常值和粗大误差，确保数据的有效性。计算卫星信号传播时间通过测量卫星信号的发射时间和接收时间，计算出信号传播时间。01时间延迟计算修正大气延迟误差根据大气条件，对信号传播时间进行修正，以得到更准确的时间延迟值。02本地时间与卫星时间比对将接收到的卫星时间与本地时间进行比对，计算出时间差。频率偏差计算根据时间差的变化趋势，计算出本地时钟与卫星时钟的频率偏差。时间比对与计算输出处理结果将处理得到的时间延迟、时间差和频率偏差等结果输出。结果评估对处理结果进行评估，判断其是否符合预期要求，以便进行后续的数据处理和应用。结果输出与评估196.4处理结果处理结果中应包含对观测数据残差的分析，以评估数据的质量。这包括计算残差的大小、分布和稳定性等指标，以确保数据的有效性和可靠性。残差分析通过对处理结果进行精度评定，可以了解时间传递的准确性和稳定性。这通常涉及与标准时间的比对，以及分析处理结果的误差来源。精度评定数据质量评估时间传递精度短期精度除了长期稳定性外，处理结果还应反映北斗卫星共视时间传递的短期精度。这通常涉及对短时间内（如分钟或小时级别）时间传递准确性的评估。长期稳定性处理结果应展示北斗卫星共视时间传递的长期稳定性，包括在不同时间段内的偏差和波动情况。这有助于评估系统的可靠性和性能。与其他卫星导航系统比较可以将北斗卫星共视时间传递技术与其他卫星导航系统（如GPS、GLONASS等）进行比较，以突显其优势和特点。与传统时间传递方法比较处理结果中还可以包含与传统时间传递方法（如光纤时间传递、微波时间传递等）的比较分析，从而全面评估北斗卫星共视时间传递技术的性能和应用前景。与其他技术的比较207性能测试评估系统在不同环境条件下的稳定性和可靠性检测系统在长时间运行过程中的性能变化验证共视时间传递系统的性能是否满足设计要求测试目的时间传递精度测试通过对比接收端与发射端的时间差，评估时间传递的准确性。系统稳定性测试在不同环境条件下（如温度、湿度、震动等），测试系统的稳定性表现。抗干扰能力测试模拟各种干扰信号，测试系统对干扰的抵抗能力。长时间运行测试让系统连续运行一段时间（如72小时），观察其性能变化。测试内容在实验室环境下，使用高精度测试设备对系统性能进行检测。实验室测试在实际应用场景中，对系统性能进行实地测试，以验证其在实际环境中的表现。外场测试对测试过程中收集的数据进行详细分析，评估系统性能。数据分析测试方法010203以系统在不同环境条件下的性能变化为评估指标。系统稳定性以系统在受到干扰时的性能表现为评估指标。抗干扰能力01020304以接收端与发射端时间差的平均值和标准差为评估指标。时间传递精度以系统在长时间运行过程中的性能变化为评估指标。长时间运行稳定性测试指标217.1测试条件应使用符合相关技术指标的北斗卫星接收机进行共视时间传递测试。接收机需配备高精度的时间计量设备，以确保时间测量的准确性。计时设备应具备高效的数据处理系统，用于接收、存储和分析测试数据。数据处理系统设备配置要求应选择开阔、无遮挡的观测场地，以确保接收机能够稳定接收北斗卫星信号。观测场地电磁环境气候条件测试场地应远离强电磁干扰源，以减少对接收机性能的影响。应考虑气候条件对接收机性能的影响，并采取相应的防护措施。测试环境要求在进行测试前，应对接收机进行校准，确保其性能指标符合要求。接收机校准根据测试目的和要求，制定合理的测试计划，包括测试时间、测试项目、数据采集和分析方法等。测试计划制定对参与测试的人员进行培训，确保其熟悉测试流程、设备操作和数据处理方法。人员培训测试前的准备工作227.2测试仪器原子钟用于测量和记录时间间隔，是实现共视时间传递的关键设备。时间间隔计数器卫星信号接收机用于接收北斗卫星信号，并解算出卫星时间。作为时间源，用于提供高精度的时间基准。7.2.1仪器类型原子钟应满足一定的稳定度和准确度要求，以保证时间传递的精度。卫星信号接收机应具有高灵敏度、低噪声、高动态性能，以确保在复杂环境下稳定接收卫星信号。时间间隔计数器应具备高分辨率和低噪声特性，以确保测量结果的可靠性。7.2.2仪器性能要求010203原子钟应定期进行校准，以确保其输出的时间基准准确无误。时间间隔计数器和卫星信号接收机应经过检定，确保其性能指标满足要求。校准和检定应由具备相应资质的机构进行，并出具相应的证书或报告。7.2.3仪器校准与检定7.2.4仪器使用与维护仪器应妥善保管，避免受到潮湿、高温、震动等不利环境的影响。01定期对仪器进行检查和维护，确保其处于良好的工作状态。02在使用过程中，应严格按照操作规程进行，避免误操作导致仪器损坏或性能下降。03237.3