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信息技术的发展和普及应用,对时间精度提出了更高的要求。在诸多授时方法中,卫星授时以其高精度和全球覆盖度已经成为授时的主要手段。在国家重要部门,如通信系统、交通系统、金融系统、科学研究,甚至一些国防部门,均大量使用了 GPS授时产品,并制定相应的时间标准。在此形势下,应该借力北斗系统的产业开发,推广北斗系统或多系统的卫星授时技术和应用。 考虑到接收机通常处于比较好的信号接收环境,本文针对单向卫星授时技术展开以下研究,一方面对影响卫星授时精度的误差源和提高卫星授时精度的方法进行了研究;另一方面设计了完整的卫星授时方案,并分别在仿真信号和真实信号环境中与商业接收机进行了对比测试。具体工作有: 1、在了解导航系统时间基准和卫星信号结构的基础上,分析了卫星授时的基本原理,详细推导了卫星时间的提取和距离测量值的计算方法,概述了基于导航系统的授时方法及其授时精度和应用范围。 2、分别从卫星、信号传播和接收机三个方面对影响卫星授时的误差进行分析,研究了误差修正模型或针对性的误差抑制方法,并结合正在研究中的卫星信号模拟器和接收机组成的闭环系统,对误差修正模型和误差抑制方法的效果进行了仿真测试。 3、设计了高精度卫星授时方案。分为卫星基带信号处理、定时解算和钟差修正模块,并按照功能特点的结构划分进行了算法仿真、功能实现和验证分析;为了进一步提高授时精度,对伪距进行了载波相位平滑,仿真和实测结果表明能够有效的平滑钟差波动;最后在单系统授时方案基础上,研究了北斗/GPS双系统定时的问题,设计了双系统授时方案和和单星授时方案。 4、最终在FPGA+DSP硬件测试平台上实现了授时接收机。分别在卫星信号模拟器生成的模拟信号环境和实际卫星信号环境中对接收机授时性能进行了测试,并通过示波器与商业授时接收机进行性能比较。结果表明,本地接收机授时性能基本上达到了商业授时接收机水平。