GB/T 29842-2013 卫星导航定位系统的时间系统

ICS33.200

M50

中华人民共和国国家标准

/—

GBT298422013

卫卫星导航定位系统的时间系统

Temoralsstemsforsatellitenaviationandositionin

pygpg

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2013-11-12发布2014-05-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

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GBT298422013

目次

前言…………………………Ⅲ

1范围………………………1

2术语和定义………………1

3缩略语……………………5

4时间系统…………………6

4.1卫星导航定位系统的时间系统……………………6

4.2主要的国际通用时间尺度…………6

4.3卫星导航系统中的时间尺度………………………8

5不同时间源时间差的测量和换算………………………8

5.1时间源………………8

5.2时间计数……………9

5.3时间差………………9

5.4时间差测量…………………………9

6主要的时间尺度和不同的卫星导航系统时间之间的换算……………9

6.1主要的时间尺度之间的换算………………………9

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、与不同卫星导航系统的系统时间之间的换算………

6.2TAIUTC10

7定时应用中的主要修正…………………11

7.1基本修正……………11

7.2精细修正……………11

7.3对精度有特别要求的用户的事后修正……………11

()………

附录A规范性附录相对论框架下的时间计量12

()……………………

附录规范性附录各地时间实验室的守时系统

B14

()………

附录资料性附录定时原理和误差分析

CGPS16

()……………

附录资料性附录定时原理

DGLONASS19

()…………………

附录资料性附录北斗卫星导航试验系统时间系统和定时方法

E20

()……………

附录资料性附录高精度时间传递方法

F22

()………………

附录资料性附录标准时间应用方法

G27

参考文献……………………29

Ⅰ

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GBT298422013

前言

本标准依据/—给出的规则起草。

GBT1.12009

。。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任

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Ⅲ

/—

GBT298422013

卫星导航定位系统的时间系统

1范围

、,

本标准规定了与卫星导航定位应用有关的时间系统的术语和定义标记方法以及时间系统的建

、。

立系统时间换算方法和应用中的主要技术方法

、、、、

本标准适用于利用卫星导航定位系统进行与时间相关的导航定位定时时间同步等领域的科研

教学及应用。

2术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

2.1评价时间尺度或时间比对技术性能的表征量

2.1.1

准确度accurac

y

。。

测量值与其真值的符合程度准确度一般用测量值的总的不确定度来表征

[建议]

ITU-RTF.862

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2.1.2

阿伦方差Allanvariance

AVAR

阿伦偏差Allandeviation

ADEV

,

在时域上用来表征振荡器或时间尺度的短期和长期频率稳定度的规范方法“

AVAR又称双取样

方差”。是的平方。

AVARADEV

[建议]

ITU-RTF.862

2.1.3

修正阿伦方差modifiedAllanvariance

MVAR

,。

与阿伦方差基本相同但是它能明显区分振荡器的相位调制白噪声和相位调制闪烁噪声

[关于精密频率和时间系统应用选文手册,]。

ITU1997

2.1.4

相位hase

p

,

对一个重复现象的周期的小数部分的测量值该测量是相对于现象本身的某个可识别的特征而进

行的。

:,

注在标准时间和频率信号服务领域中主要考虑的是相位时间差例如同一现象的两个可识别的相位或者两个不

同现象的相位之间的时间差。

2.1.5

相位偏差hasedeviation

p

相对于一个参考时间信号的相位差。

1

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GBT298422013

2.1.6

相位跳变haseum

pjp

相位时间信号中突然的相位变化。

2.1.7

精度recision

p

,。

一系列单个测量值之间的相互符合程度常用标准偏差来表示

2.1.8

分辨力resolution

()。

某个给定的仪器所能测量和或显示的最小差异

2.1.9

时间间隔误差timeintervalerror

TIE

。

测量到的一个被测时间信号与一个参考钟之间的相位时间差习惯上把测量的总的时间段开始时

的TIE定为零,表示的是从测量开始以来的相位时间的变化。

TIE

:()。

注单位为纳秒ns

2.1.10

时间方差timevariance

TVAR

,,。

反映时间短周期波动幅度的统计特征它是频率变化的函数或者是TIE采样间隔的函数

2

:()。

注单位为二次方纳秒ns

2.1.11

不确定度uncertaint国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

y

()。:

表征一个量值相对其真值或标称值的离散程度不确定度一般含两类分量一类是测量常数随

(),();

机分量称类不确定度另一类是由系统效应产生的分量称类不确定度它们分别用偏差的评

AB

(),。

估值或测量值的标准偏差σ表征用一般方差合成方法合成当量值通过与基准或可溯源装置的比

1

,(),()。

对直接标定时其不确定度用测量值的标准偏差的倍数表示一般用表示

σ±1σ

[建议]

ITU-RTF.538

、

2.2钟相位时间和时间尺度

2.2.1

钟组clockensemble

,,,

若干个钟的集合体单个钟并不需要处于同一地点这些钟通过某种协调方式运行以便使由它们

()。

共同产生的时间尺度的性能时间准确度和频率稳定度最佳化

2.2.2

钟的时间差clocktimedifference

在同一瞬间两个钟的读数之差。

:,。,

注为了避免符号的混淆用惯常的数学量来表示两个钟的读数差在一个参考时间尺度所给出的时刻令

Ta

、,。

表示钟的读数表示钟的读数这两个钟在瞬间的时间差用表示尽管并没有统一约

AbBTA-B=a-b

,,,,

定的符号的含义然而如果是用电子技术测定的为正表示钟的滴答声比钟的滴答声早

A-BA-BAB

,,。,,

到如果和是从两个钟读出的日历日期这种符号的表示也同样适用另外在某些情况下相对论效应

AB

,。

会起作用应计及

2.2.3

原时roertime

pp

。,

由一个理想的钟所显示的地方时间如果一个时间尺度是根据原时的概念实现的它就称之为原

2

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GBT298422013

时时间尺度。

2.2.4

坐标时coordinatetime

(),。

在给定四维空间坐标框架中的第个坐标参量时间在某个引力势变化的空间范围有效

4t

2.2.5

地心坐标时eocentriccoordinatetime

g

TCG

,()()

地心坐标时是在地球中心对原时的测量它和地固时见的差是和所位于的

TT4.2.3TCGTT

两个地点的引力势不同而产生的一个不变的尺度因子。

2.2.6

格林尼治平时Greenwichmeantime

GMT

在格林尼治皇家天文台测量的平太阳时。

:。,,

注在年被用作为世界上第一个全球性的时间尺度然而尽管该术语为公众所用已经不被保

GMT1884GMT

,,()()。

留为了时间的精确应用替代它的是世界时UT和协调世界时UTC

2.2.7

闰秒leasecond

p

跳秒

,()。

1个整秒的国际时间阶跃用于调整协调世界时UTC以便确保它和UT1近似一致

:,。,,

注插入称为正跳秒去掉则为负跳秒根据国际协议跳秒可以在任何一个月的月末引进但是在需要时

1s1s

。。

优先选择月末或月末在应保持和的差异不大于时引进跳秒

612UTCUT10.9s

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2.2.8

儒略日Juliandate

JD

()

从公元前年月日世界时儒略日数为零起算连续计数到某一天的日数称为

47131112h00min

,()。

儒略日数儒略日数加上从前一个正午12h00UT起算以来的日的小数部分为儒略日

2.2.9

约化儒略日ModifiedJuliandate

MJD

,(:)。

儒略日减去为约化儒略日其起点为年月日世界时点

2400000.5d1858111700000UT

[建议]

ITU-RTF.457

2.2.10

模1smodulo1s

对时间差去掉整秒以后的小数部分。

2.2.11

基准钟rimarclock

py

,、。

直接给出原子秒定义复现值并对复现值的不确定度具有独立评估能力准连续运行的装置

:,。

注依照1967年以来采用的原子秒定义一直使用实验室型铯原子钟构成基准钟

2.2.12

秒second

133

。():()

时间间隔的基本单位国际单位制SI秒长定义为铯133原子Cs基态的两个超精细能级之

间跃迁辐射震荡9192631770周期所持续的时间。

:。。

注秒是的个基本单位之一现在采用的秒长是由年第届国际计量大会定义的

SISI7196713

3

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GBT298422013

2.2.13

恒星时siderealtime

,

以春分点的周日视运动定义的时间测量它是以恒星作为参照而不是以太阳作为参照的地球自转

测量。

::,,。

注天文学中用两种恒星时视恒星时和平恒星时后者计及了地球的章动因而给出了一种更加均匀的时间尺度

一个平恒星日等于一个平太阳日的,。

23h56min4s或者说366.2422个平恒星日等于365.2422个平太阳日

2.2.14

时间同步timesnchronization

y

为了消除两个或多个时间源之间的时间差而对它们进行相对调整。

2.2.15

时间比对timecomarison

p

在某个给定历元上两个时间尺度之间的差异的确定。

2.2.16

秒脉冲1ulseersecond

pp

1s

pp

每秒一个脉冲。

2.2.17

时间尺度time-scale

,、。

一个表明事件发生的明确顺序的系统含时刻原点时间间隔和可能引入的修正等

[建议]

ITU-RTF.536

2.2.18国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

时间阶跃timeste

p

在某个瞬间时间尺度中的不连续。

2.2.19

本初子午线rimarmeridiancircle

py

零子午线

()

英国伦敦格林尼治天文台旧址埃里中星仪所在的子午线作为时间和经度计量的标准参考子

午线。

:,。,

注为了协调时间的计量和确定地理经度1884年在华盛顿举行的国际子午线会议做出上述决定1957年后格

,

林威治天文台迁移台址国际上改用由若干天文测时结果长期稳定性较好的天文台组成的平均天文台作为参

。,,

考由这些天文台原来的经度采用值利用天文测时资料反求各自的经度原点再对这些经度原点进行统一

,。,

处理最后求得平均天文台经度原点1968年国际上以国际习用原点作为地极原点并把通过国际习用原点

和平均天文台经度原点的子午线称为本初子午线。

2.3频率标准与频率信号

2.3.1

频率漂移freuencdrift

qy

,运行过程中

由于内部元器件的老化以及影响频率变化的各种因素的规则变化造成频率源在连续

其相对频率值随时间单调增加或减少的变化。

2.3.2

频率偏差freuencoffset

qy

频率的实际值和参考频率值之间的差异。

:。

注参考频率可以是也可以不是标称频率值

4

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GBT298422013

2.3.3

频率稳定度freuencstabilit

qyy

,()。

一个信号在一个给定的时间间隔内由于自身的和或环境的因素引起的频率变化的程度

:(),。

注一般频率的系统性变化例如频率漂移和随机频率波动是有区别的用特别的方差来表征这种波动系统性

、、、。,

的不稳定可能是由于电子辐射气压温度湿度变化引起的随机的不稳定一般在时域或者在频域上表征

、。

一般与测量系统的带宽采样时间或积分时间有关

2.3.4

()()

频率标准freuencstandard

qy

频率源

,。

频率发生器其输出用作为频率参考

::“”“”。“”(

注频标分成两大类基准频标和二级频标基准频标的频率与所采用的秒定义目前国际承认的秒定义见

),;“”。

2.2.12相对应其标定的频率准确度的获得是不经过校准的二级频标的频率应相对于基准频标做校准

2.3.5

标准频率standardfreuenc

qy

()、(:、、、

国际电联ITU-R规定的供无线电授时所使用一组频率值如2.5MHz5MHz10MHz

15MHz等)。

[建议]

ITU-RTF.862

3缩略语

下列缩略语适用于本文件。

()原子时()国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

ATTAAtomicTime

BDT北斗时间()

BeidouTime

BST北京标准时间()

BeiinStandardTime

jg

BIPM国际权度局()

BureauInternationaldesPoidsetMesures

CCTF时间频率咨询委员会()

ConsultativeCommitteeforTimeandFreuenc

qy

CIPM国际计量委员会(,

ComitéInternationaldesPoidsetMesuresInternationalCommitterof

)

WeihtandMeasures

g

历书时()

ETEhemerisTime

p

格林尼治平太阳时()

GMTGreenwichMeanTime

IERS国际地球自转与参考系统服务组织(InternationalEarthRotationandReferenceSstem

y

)

Service

国际电信联盟()

ITUInternationalTelecommunicationUnion

国际天文学联合会()

IAUInternationalAstronomicalUnion

国际电信联盟无线电通信局(

ITU-RInternationalTelecommunicationsUnion-Radiocommunica-

)

tions

中国科学院国家授时中心(,

NTSCNationalTimeServiceCentertheChineseAcademofSci-

y

)

ences

巴黎天文台(,)

OPParisObservatorFrance

y

德国技术物理研究所(,)

PTBPhsikalisch-TechnischeBundesanataltGerman

yy

SI国际单位制系统()

InternationalSstemofunit

y

国际原子时()

TAIInternationalAtomicTime

地固时()

TTTerrestrialTime

5

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GBT298422013

卫星双向时间频率传递()

TWSTFTTwoWaSatelliteTimeandFreuencTransfer

yqy

世界时()

UTUniversalTime

协调世界时()

UTCCoordinatedUniversalTime

美国海军天文台()

USNOtheUnitedStatesNavalObservator

y

4时间系统

4.1卫星导航定位系统的时间系统

,,

卫星导航定位系统以高精度的统一时间和时间测量为基础设有高精度原子钟组在原子钟组内部

,,

通过高精度时间比对获得原子钟的时间比对结果采用最佳时间尺度算法并溯源到某个标准时间尺

,,

度计算出一个较为稳定而又准确的时间尺度作为该导航定位系统控制整个卫星和地面系统运作的标

。,

准时间原子钟组应包括卫星导航定位系统的地面控制中心和监控站的原子钟也可包含卫星上的星

载钟。

4.2主要的国际通用时间尺度

4.2.1世界时()

UT

,

世界时是基于地球的自转运动并以太阳作为参照点来确定的时间尺度非常近似地符合在本初子

。,

午线上观测太阳周日平均运动的一种时间测量世界时的单位是平太阳秒它定义为一个平太阳日的

/,年以前曾用它定义秒。。

1864001960SIUT通过观测恒星的周日视运动确定直接根据这种观测而

确定的时间尺度称为,是在地球表面上一个给定点处直接观测得到的世界时。

UT0UT0

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,。

当UT0加了由于地极移动引起的观测地点经度的改正后得到时间尺度UT1

,

根据经验公式对UT1加地球自转速率的周年和半年变化改正得到更进一步优化的时间尺

度UT2。

4.2.2历书时()

ET

,,

以地球绕太阳的公转轨道运动为基础而导出的天文时间尺度在1960年至1967年期间用于定义

。,,

SI秒它的起算点接近世界时1900.0在此时刻太阳几何平黄经等于279°41′48″04是世界时1900年

。,()。

月日它在天文应用中一直沿用到年被地球力学时替代在年又被

1012h1977TDTTDT1991

()。

地固时TT替代

地固时()

4.2.3TT

,()。

是在地球质心坐标系中定义的坐标时其尺度单位秒与旋转大地水准面上的秒一致

TTTTSI

年用地球力学时()替代了历书时(),年又被重新命名为地固时()。

1977IAUTDTET1991TDTTT

,()。

年重新定义了使得它的尺度单位与地心坐标时有一个固定的关系