时间是卫星导航系统的核心和基础。本书以时间同步和溯源关系为主线，系统介绍卫星导航系统中所涉及的各种时间及其相互关系，以及卫星导航时间监测、评估和应用研究工作。针对卫星导航的基础功能——授时功能，详细分析卫星导航系统授时过程及授时性能要求，重点介绍卫星导航授时偏差监测和授时性能评估理论和方法，以及接收机时延校准关键技术。此外，面向当前多系统导航中的时间兼容与互操作的热点问题，介绍多系统导航中系统时间偏差产生特点及处理方法，给出系统时间偏差辅助定位与完好性分析方法。最后，结合北斗卫星导航系统工程建设实际需要，建成系统时间监测和授时性能评估平台，对卫星导航授时性能进行测试评估和比较分析，评估结果成为北斗大系统决策的重要依据。
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第1章 绪论 1
1.1 卫星导航系统概述 1
1.1.1 BDS 2
1.1.2 GPS 6
1.1.3 GLONASS 9
1.1.4 Galileo 13
1.1.5 其他导航系统 16
1.2 卫星导航系统中的时间 18
1.2.1 卫星导航系统的时间架构及同步 18
1.2.2 世界时 19
1.2.3 国际原子时 20
1.2.4 协调世界时 21
1.2.5 卫星导航系统的时间参数 23
1.3 多模导航时间互操作的发展 26
1.3.1 多模导航兼容与互操作 26
1.3.2 GPS时间互操作 27
1.3.3 GLONASS时间互操作 28
1.3.4 Galileo时间互操作 29
1.3.5 BDS时间互操作 30
1.4 卫星导航时间监测与评估现状 30
1.4.1 时间监测及评估的必要性及意义 30
1.4.2 时间监测国内外现状 31
1.4.3 授时性能评估国内外现状 32
参考文献 33
第2章 卫星导航系统时间及授时 36
2.1 卫星导航系统时间的产生机制和特点 36
2.2 卫星导航系统时间的定义及溯源 38
2.2.1 卫星导航系统时间定义 38
2.2.2 卫星导航系统时间溯源 40
2.3 卫星导航系统时间的产生及溯源 40
2.3.1 GPS时间的产生及溯源 40
2.3.2 GLONASS时间的产生及溯源 44
2.3.3 Galileo系统时间的产生及溯源 45
2.3.4 BDS时间的产生及溯源 49
2.4 卫星导航授时过程 51
2.4.1 定位与授时的关系 51
2.4.2 卫星导航的授时原理 52
2.4.3 时间参数对卫星导航的影响 54
2.4.4 卫星授时的误差分布 55
2.5 静态用户接收机钟差计算原理 56
2.5.1 伪距与载波相位观测量 56
2.5.2 接收机钟差解算原理 60
2.5.3 频间偏差改正 61
2.5.4 星地几何距离改正 65
2.5.5 卫星钟差改正 66
2.5.6 电离层延迟误差改正 67
2.5.7 对流层延迟改正 68
参考文献 72
第3章 卫星导航时间偏差监测 75
3.1 卫星导航时间偏差监测综述 75
3.1.1 时间偏差单向监测的时间传递关系 75
3.1.2 卫星导航广播时间偏差监测综述 76
3.2 单站时间偏差监测方法 81
3.2.1 单站时间偏差监测原理 81
3.2.2 监测接收机时钟架构 83
3.2.3 监测接收机时钟同步 84
3.2.4 单站时间偏差监测结果分析 86
3.3 GGTO监测方法 90
3.3.1 基于时间比对链路的GGTO监测方法 90
3.3.2 接收空间信号的GGTO监测方法 97
3.3.3 接收空间信号方法与时间比对链路组合方法 99
3.4 时间偏差数据平滑处理方法 101
3.4.1 二次多项式钟差拟合方法 101
3.4.2 Vondrak滤波方法 103
3.4.3 GGTO预报方法 105
参考文献 106
第4章 多模导航系统时间偏差处理方法 108
4.1 多模导航系统时间偏差处理综述 108
4.2 单系统用户定位算法及精度因子 110
4.3 系统级GGTO获取及处理方法 110
4.3.1 GGTO获取 110
4.3.2 系统级GGTO处理方法 116
4.4 用户级GGTO处理方法 118
4.5 系统级与用户级GGTO处理方法的比较 120
4.5.1 系统级与用户级GGTO处理方法对DOP值的影响 120
4.5.2 系统级与用户级GGTO处理方法对定位精度的影响 122
4.6 GGTO辅助多系统组合导航方法 123
4.6.1 GGTO辅助多系统导航方法概述 123
4.6.2 GGTO辅助导航方法设计 124
参考文献 126
第5章 系统时间偏差辅助完好性分析方法 127
5.1 GNSS完好性与完好性要求 127
5.2 卫星导航系统完好性监测 130
5.2.1 系统级完好性监测 130
5.2.2 接收机自主完好性监测 132
5.3 GNSS时间偏差辅助完好性监测 137
5.3.1 系统时间偏差约束的RAIM 137
5.3.2 系统时间偏差同步的RAIM 138
5.4 系统时间偏差对组合导航系统的完好性改善分析 139
5.4.1 系统时间偏差改善RAIM可用性分析 139
5.4.2 系统时间偏差改善故障检测分析 141
5.4.3 系统时间偏差改善故障识别分析 143
参考文献 145
第6章 卫星导航系统授时性能评估方法 147
6.1 卫星导航系统授时的不确定度组成 147
6.2 GNSS授时性能指标的发展及定义 149
6.2.1 GNSS授时性能指标的发展历程 149
6.2.2 最新GNSS授时性能指标 150
6.2.3 GNSS授时性能指标 153
6.3 授时性能评估方法 153
6.3.1 授时准确度评估 153
6.3.2 协调世界时偏差误差评估 156
6.3.3 时间传递准确度评估 162
6.3.4 附加指标评估 163
参考文献 167
第7章 GNSS时间监测评估系统 168
7.1 GNSS时间监测评估系统设计概述 168
7.1.1 系统基本架构设计 168
7.1.2 系统基本组成 170
7.1.3 系统特点分析 171
7.2 GNSS时间监测评估系统设计要求 172
7.2.1 监测站组成及关键组件要求 172
7.2.2 数据处理中心要求 175
7.3 GNSS时间偏差监测评估系统设计及实现 176
7.3.1 GNSS时间偏差监测评估系统组成及工作原理 176
7.3.2 监测站软件数据处理 179
7.3.3 数据处理中心软件数据处理 181
7.3.4 监测评估系统实现 183
7.4 时间偏差监测评估结果分析 185
7.4.1 BDS广播系统时间偏差监测和授时性能评估 185
7.4.2 GNSS广播系统时间偏差监测评估 187
7.4.3 GNSS广播协调世界时监测评估 189
7.4.4 GGTO监测评估 193
7.4.5 UT1监测评估 197
参考文献 198
第8章 接收设备延迟的校准方法 199
8.1 接收设备延迟的特点 199
8.1.1 接收设备延迟的组成 199
8.1.2 接收设备延迟的种类 200
8.2 天线延迟的校准 201
8.2.1 接收天线的种类 201
8.2.2 天线延迟的校准难点 202
8.2.3 采用三角帽法校准天线延迟 205
8.3 接收机延迟的相对校准 206
8.3.1 接收机延迟的相对校准方法 206
8.3.2 相对校准的应用 207
8.4 接收机延迟的绝对校准 208
8.4.1 接收机的定时特性 208
8.4.2 接收机延迟的绝对校准原理 210
8.4.3 卫星信号模拟器的校准 211
8.4.4 接收机延迟的绝对校准方法 212
8.4.5 绝对校准的表征方式 215
8.5 外部参考信号相位差对接收机延迟的影响 216
8.5.1 外部参考信号相位差的定义 216
8.5.2 TtP与接收机延迟的关系 216
8.5.3 TtP对校准结果的影响 218
参考文献 221
第9章 GNSS时间服务的风险分析及告警机制 224
9.1 GNSS时间性能指标概述 224
9.1.1 GNSS性能指标 224
9.1.2 GNSS时间性能指标 226
9.1.3 GNSS时间性能指标关系 227
9.2 GNSS时间服务依赖性及风险分析 228
9.2.1 对GNSS时间服务的依赖 228
9.2.2 风险分析 230
9.3 GNSS时间服务风险告警机制 232
9.3.1 现有的风险告警 232
9.3.2 风险告警机制概述 234
9.3.3 风险预判 235
9.3.4 风险告警 237
参考文献 239
京公网安备 11010102004214号