基于北斗的多源防干扰授时系统研究

朱恩营  屈长鸣  民航东北地区空中交通管理局（110169）

摘要：高精度授时是军事、电力、通信、交通等各行业系统运行的安全保障。发展具有我国自主知识产权的卫星系统是关系国家经济和国家安全的重大事业。而目前我国的各个行业普遍采用 GPS 导航系统，为了打破 GPS 的垄断，也是从国家经济和国防安全的角度考虑，我国在2003年开始建立了“北斗一号”卫星导航系统，到2020年北斗三号全球卫星导航系统正式建成开通。这是我国自主研发和建立的可以提供全天候、高精度服务的区域性卫星导航定位系统，具有定位、通信和授时三大基本功能。从建立一个现代化国家的大系统工程总体考虑，导航定位和授时系统应该说是基础中的基础，它对整体社会的支撑几乎是全方位的，星基导航和授时是未来发展的必然趋势。

关键词：北斗系统 多源授时系统

一、引言

卫星授时不仅在基础研究领域有着重要的作用，如地球自转变化等地球动力学研究、相对论研究、脉冲星周期研究和人造卫星动力学研究等；而且在国防和国民经济建设中也有普遍的应用，如航空航天、地空通讯、卫星发射及监控、信息高速公路、地质测绘、导航通信、电力传输和科学计量等。随着现代社会的高速发展，对高精度时间频率提出了更高要求，特别是现代数字通信网的发展、信息高速公路建设，各种政治、文化、科技和社会信息的协调都是建立在严格的时间同步基础上的。高精度时钟源对国家的经济运行、通信网络是十分重要的。目前国内多数行业普遍采用 GPS 作为时钟源，而由于 GPS 信号精度受美国军方控制，如果我们仅通过依靠国外卫星系统作为时钟源，授时的安全性将无法得到保证。所以必须充分利用具有我国自主知识产权的北斗卫星系统作为我国高精度时钟源。

二、北斗系统介绍

中国北斗卫星导航系统（英文名称：BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统，也是继GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。中国的北斗一号系统于1994年开始研制，于2000-2003年间发射了3颗卫星，开始提供基础的服务。但从严格意义上讲北斗一号主要是用于测试，并没有完整的导航功能。北斗二号于2004年启动建设，到2012年年底，共完成了14颗卫星的发射部署，开始给亚太地区用户提供导航服务。在建设北斗二号系统的同时，中国曾参与欧盟的伽利略系统的研制，作为北斗二号的补充，用以提供全球的导航服务。但是由于美国的阻挠，以及欧盟的技术限制，中国于2006年12月退出。2009年中国启动北斗三号的建设，开始搭建全球导航系统。新一代的北斗三号卫星于2015年开始发射，到2017年底完成了19颗卫星的部署，同时借助之前的北斗二号系统，北斗开始提供全球导航服务。2020年6月23日，北斗三号最后一颗组网卫星发射成功。2020年7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式建成开通。北斗全球定位精度优于10米，测速精度0.2米每秒，授时精度优于20纳秒。