從建立一個現代化國家的大系統工程總體考慮，導航定位和授時系統應該說是基礎中的基礎，它對整體社會的支撐幾乎是全方位的，星基導航和授時是未來發展的必然趨勢。美國投入巨資建成了全球定位系統（GPS），俄羅斯也使自己的全球導航衛星系統（GLONASS）投入了運行。歐盟一些國家也正在聯合開展伽利略（Galileo）衛星導航系統的研製。
基本介紹
- 中文名：衛星授時
- 外文名：Satellite GPS clock
- 全稱：全球導航衛星授時系統
- 用途：星基導航和授時
作用,重要性,技術問題,我國北斗一號,
作用
對於一個進入信息社會的現代化大國，導航定位和授時系統是最重要、而且也是最關鍵的國家基礎設施之一。現代武器實（試）驗、戰爭需要它保障，智慧型化交通運輸系統的建立和數位化地球的實現需要它支持。現代通信網和電力網建設也越來越增強了對精度時間和頻率的依賴。為了提高民用定位定時的性能和可靠性、安全性，利用這些衛星系統建立廣域增強系統（Waas）在美國、日本、歐洲和俄羅斯也在計畫或研製之中。
這些系統導航定位的基本概念都是以精度時間測量為基礎的。正如有人所指出的那樣，我們人類生活在餘割四維的世界（x、y、z、t）其中一維就是時間，而另外三維的精度確定，就今天而言，沒有精確的定時也是難以實現的。
單從授時出發，不難理解系統發播時間的精確控制是不可缺少的。而對於導航定位，系統內部鐘（星載鐘和地面監測和控制台站的鐘）的同步就極為關鍵。沒有原子鐘的支持，沒有鐘同步和保持技術的支持，實現星基導航和定位是不可能的。在完成精確時間的傳遞過程，需要對傳播時延作精確修正，而這又需要知道用戶的精確地理位置。
從以上分析可以看出，無論在系統概念、技術、裝備或管理上，與其他通訊和衛星系統相比，導航定位衛星系統與高精度衛星授時系統有很好的兼容性和互補性，二者是相輔相成的。從資源共享和合理利用出發，先進的衛星系統應該成為一個導航授時一體化的高精度星基四維（x、y、z、t）信息源，就像目前已投入工作的GPS、Glonass和正在研製中的Galileo以及各種Waas系統中，無不把其授時功能提到僅次於導航定位的重要地位。以便滿足各行各業對精度時間和頻率日益增長的需求。
重要性
面對國際上風雲變幻的局勢，作為一個獨立自主的大國，建立我們自己的星基的導航定位和授時系統無論對於保障國民經濟的日常運作或國家安全都至關重要，正如中國科學院院長路甬祥指出的那樣，我們應該有“中國的GPS”。
在真正實現“中國的GPS”的戰略規劃時，系統定時是其中需要解決的最關鍵技術之一。系統用原子鐘的研製，系統鐘時間同步的建立和保持，構成了這一研究的兩個核心。就我們所知，在這些方面，我國目前還缺乏系統的準備。這有必要引起有關領導部門的重視和加強這一研究工作的指導、組織與支持。
技術問題
衛星導航、定位和授時系統中需解決的技術問題有：
1,系統時間建立的概念及實現方法
在現代衛導系統中，為了保證系統中各個鐘的精確同步，需要一個準確、穩定和可靠的時間參考，這通常是以系統中的部分鐘或全部的鐘為基礎。利用統計平均的方法建立一個系統時間來實現。其建立的概念和實現方法，直接影響到系統時間的好壞，進而影響到整個衛導系統中各個鐘的同步。這個研究對系統中原子鐘的選擇與配置也有指導意義。
2,系統時間與UTC協調方法
這是授時所需要的。這需要研究國際標準時間到系統時間傳遞的各個環節，是提高授時準確度中的最要一環。
3,系統鐘的同步方法
這主要涉及到系統中各個鐘的精確數據的收集方法和控制方法，要研究相對論效應對星載鐘同步的影響。比對測量和鐘駕馭方法的研究是它的基礎。
4,系統授時方法
這包括衛星電文中的與時間有關的信息的制定與產生。
5,用戶終端定時技術
主要涉及到接收、比對及控制技術。
我國北斗一號
介紹
北斗衛星定位系統是由中國建立的區域導航定位系統。該系統由三顆（兩顆工作衛星、一顆備用衛星）北斗定位衛星（北斗一號）、地面控制中心為主的地面部份、北斗用戶終端三部分組成。北斗定位系統可向用戶提供全天候、二十四小時的即時定位服務，授時精度可達數十納秒(ns)的同步精度，其定位精度與GPS相當。北斗一號導航定位衛星由中國空間技術研究院研究製造。三顆導航定位衛星的發射時間分別為：2000年10月31日；2000年12月21日；2003年5月25日，第三顆是備用衛星。2008年北京奧運會期間，它將在交通、場館安全的定位監控方面，和已有的GPS衛星定位系統一起，發揮“雙保險”作用。
北斗一號衛星定位系統的英文簡稱為BD，在ITU（國際電信聯合會）登記的無線電頻段為L波段（發射）和S波段（接收）。 北斗二代衛星定位系統的英文為Compass（即指南針），在ITU登記的無線電頻段為L波段。
北斗一號系統的基本功能包括：定位、通信（短訊息）和授時。
北斗二代系統的功能與GPS相同，即定位與授時。
系統工作原理
“北斗一號”衛星定位系出用戶到第一顆衛星的距離，以及用戶到兩顆衛星距離之和，從而知道用戶處於一個以第一顆衛星為球心的一個球面，和以兩顆衛星為焦點的橢球面之間的交線上。另外中心控制系統從存儲在計算機內的數位化地形圖查尋到用戶高程值，又可知道用戶出於某一與地球基準橢球面平行的橢球面上。從而中心控制系統可最終計算出用戶所在點的三維坐標，這個坐標經加密由出站信號傳送給用戶。
“北斗一號”的覆蓋範圍是北緯5°一55°，東經70°一140°之間的心臟地區，上大下小，最寬處在北緯35°左右。其定位精度為水平精度100米(1σ)，設立標校站之後為20米(類似差分狀態)。工作頻率：2491.75MHz。系統能容納的用戶數為每小時540000戶。
與GPS系統對比
1、覆蓋範圍：北斗導航系統是覆蓋我國本土的區域導航系統。覆蓋範圍東經約70°一140°，北緯5°一55°。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統。能夠確保地球上任何地點、任何時間能同時觀測到6-9顆衛星(實際上最多能觀測到11顆)。
2、衛星數量和軌道特性：北斗導航系統是在地球赤道平面上設定2顆地球同步衛星顆衛星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設定24顆衛星，軌道赤道傾角55°，軌道面赤道角距60°。航衛星為準同步軌道，繞地球一周11小時58分。
3、定位原理：北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統解算，供用戶三維定位數據。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航。由用戶設備獨立解算自位解算在那裡而不是由用戶設備完成的。為了彌補這種系統易損性，GPS正在發展星際橫向數據鏈技術，使萬一主控站被毀後GPS衛星可以獨立運行。而“北斗一號”系統從原理上排除了這種可能性，一旦中心控制系統受損，系統就不能繼續工作了。
4、實時性：“北斗一號”用戶的定位申請要送回中心控制系統，中心控制系統解算出用戶的三維位置數據之後再發回用戶，其間要經過地球靜止衛星走一個來回，再加上衛星轉發，中心控制系統的處理，時間延遲就更長了，因此對於高速運動體，就加大了定位的誤差。此外，“北斗一號”衛星導航系統也有一些自身的特點，其具備的簡訊通訊功能就是GPS所不具備的。
綜上所述，北斗導航系統具有衛星數量少、投資小、用戶設備簡單價廉、能實現一定區域的導航定位、通訊等多用途，可滿足當前我國陸、海、空運輸導航定位的需求。缺點是不能覆蓋兩極地區，赤道附近定位精度差，只能二維主動式定位，且需提供用戶高程數據，不能滿足高動態和保密的軍事用戶要求，用戶數量受一定限制。但最重要的是，“北斗一號”導航系統是我國獨立自主建立的衛星導少的初步起步系統。此外，該系統並不排斥國內民用市場對GPS的廣泛使用。相反，在此基礎上還將建立中國的GPS廣域差分系統。可以使受SA干擾的GPS民用碼接收機的定位精度由百米級修正到數米級，可以更好的促進GPS在民間的利用。當然，我們也需要認識到，隨著我軍高技術武器的不斷發展，對導航定位的信息支持要求越來越高。
