GPS和北斗卫星导航系统授时功能实现原理
授时可以分为三步来完成：1、有一个基准源；2、知道自己与基准的差；3、算个加减法
1：无论GPS和北斗卫星上一般搭载原子钟，老GPS是铯钟，部分新星是铷钟。钟的频率考虑了相对论效应，保证卫星距离引力场的距离和高速运动带来的相对论效应下依然能达到设计频率，做法是假设要产生精确10.23Mhz，实际调校的频率是比这个差一点点的，刚好抵消掉相对论效应。有了这样精确的时钟，加上地面站的不断校正，GPS会在自己的电文中播发一个GPS时间，播发这个时间的帧的第一个bit的边沿是和这个时间值严格对应的。比如播发的时间是1445s（指从这一周开始经过的秒数，称周内秒），那么这一帧的第一个bit反转的边沿就应该刚好从这个时刻从天线出去。这样通过测量这个反转沿，可以在本地恢复出一个精确的秒的变化边沿，这个边沿是与发射时刻同步的，而接收机要授时是要获得精确的本地时间，那么剩下的就是计算信号从天线传播到接收机经过的时间了。
2：这一步比较复杂，基本实现方法是通过解方程的方式完成，通过设一个本地与卫星原子钟差的未知数Δt。这一步和定位是一起完成的，也就是说定位精度越高，其授时精度理论上也应该越高。基本定位方法是通过对卫星信号中播发的C/A码进行观测，计算接收机与至少4颗卫星的距离（这个距离就是前面各位说的伪距，它并不是真实的距离，实际上应该是真实距离加上光速乘以之前设的未知数Δt，所以接下来可以列方程求出它）。然后是根据卫星播发的电文中的轨道参数，计算出能看到的每一颗卫星的具体位置。然后再设接收机坐标xyz三个未知数，连立4个三维空间求距离的方程，左边是xyz与卫星的距离，右边是伪距加上c*Δt，这样就可以解出xyz和Δt了。由于伪距观测量会有误差，所以定位和授时会有误差，所以GPS的定位精度是有上限的，除非使用载波测量的方式可以极大提高精度，这个就不说了....
3：获得了2里面的时间差Δt之后，和1里面的秒反转沿进行加减运算即可获得精确的GPS时间，然后根据GPS和UTC时间的变换关系就可以获得精确的UTC时间。
授时可以分为三步来完成：1、有一个基准源；2、知道自己与基准的差；3、算个加减法
1：无论GPS和北斗卫星上一般搭载原子钟，老GPS是铯钟，部分新星是铷钟。钟的频率考虑了相对论效应，保证卫星距离引力场的距离和高速运动带来的相对论效应下依然能达到设计频率，做法是假设要产生精确10.23Mhz，实际调校的频率是比这个差一点点的，刚好抵消掉相对论效应。有了这样精确的时钟，加上地面站的不断校正，GPS会在自己的电文中播发一个GPS时间，播发这个时间的帧的第一个bit的边沿是和这个时间值严格对应的。比如播发的时间是1445s（指从这一周开始经过的秒数，称周内秒），那么这一帧的第一个bit反转的边沿就应该刚好从这个时刻从天线出去。这样通过测量这个反转沿，可以在本地恢复出一个精确的秒的变化边沿，这个边沿是与发射时刻同步的，而接收机要授时是要获得精确的本地时间，那么剩下的就是计算信号从天线传播到接收机经过的时间了。
2：这一步比较复杂，基本实现方法是通过解方程的方式完成，通过设一个本地与卫星原子钟差的未知数Δt。这一步和定位是一起完成的，也就是说定位精度越高，其授时精度理论上也应该越高。基本定位方法是通过对卫星信号中播发的C/A码进行观测，计算接收机与至少4颗卫星的距离（这个距离就是前面各位说的伪距，它并不是真实的距离，实际上应该是真实距离加上光速乘以之前设的未知数Δt，所以接下来可以列方程求出它）。然后是根据卫星播发的电文中的轨道参数，计算出能看到的每一颗卫星的具体位置。然后再设接收机坐标xyz三个未知数，连立4个三维空间求距离的方程，左边是xyz与卫星的距离，右边是伪距加上c*Δt，这样就可以解出xyz和Δt了。由于伪距观测量会有误差，所以定位和授时会有误差，所以GPS的定位精度是有上限的，除非使用载波测量的方式可以极大提高精度，这个就不说了....
3：获得了2里面的时间差Δt之后，和1里面的秒反转沿进行加减运算即可获得精确的GPS时间，然后根据GPS和UTC时间的变换关系就可以获得精确的UTC时间。
