综合授时技术

时间，科学技术中重要的基础物理量之一，在人类文明发展进程中发挥了重要的作用。人类从太阳东升西落、月亮阴晴圆缺、星辰周而复始等规律变化的自然现象中形成了时间概念，我国古代劳动人民根据季节转换规律总结出二十四节气来指导农业生产。关于计时方法和计时工具，从结绳记日计时、水（沙）漏计时、日晷计时、机械钟计时，到石英钟表计时、原子钟计时，计时精度不断提高，时间对人类生活的影响也日益加深，特别是在信息时代，金融、电力、通信、交通、网络等领域，无不需要精确的时间作为支撑，时间的作用和意义更为重要。

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时间，不仅仅是单个用户的时间，更是整个系统的时间，这就需要时间同步，即系统中各时间用户之间保持时间上的同步，时间同步精度的高低直接决定着信息化水平的高低，也影响着人类生活水平。另外， 时间也是信息化战争中重要的基础性要素， 时间同步在军事领域的地位和作用更为凸显。

时间关系图

为了获得高精度的时间同步，授时技术应运而生。授时是发播标准时间信号和时间信息的过程，也是时间比对的过程，其目的是使各时间用户组成的系统实现时间同步。古代的晨钟暮鼓、打更等是传统授时方式。无线电磁领域的进步有效推动了授时方式的现代化，诞生了短波授时、长波授时、电话授时、电视授时、卫星授时、网络授时、微波授时等多种授时方式，促进了授时技术的发展。

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《综合授时技术》首先分析和讨论了卫星授时、激光授时、 网络授时等常用授时方式的原理、 误差、 应用和研究现状等， 研究了基于对流层散射链路的时间比对、散射链路传输和对流层传播斜延迟等内容。其次针对单一授时手段存在的授时精度不高、授时抗风险能力较弱和授时鲁棒性较差等问题，提出了融合授时思想，分析了融合加权方法。最后研究了时间预报和时间校准问题，讨论了基于改进差分指数平滑法的中短期钟差预报算法、预报时长不确定条件下的钟差预报算法和组合钟差预报算法，并设计了基于BBPLL和PI锁相环的钟源校准方法。相关研究为分布式组网系统实现授时从而实现系统时间同步提供了理论基础和技术支持。

本书是空军工程大学防空反导学院陈西宏教授科研团队近年来研究成果的总结和提炼，得到了国家自然科学基金青年科学基金项目——基于低仰角对流层散射双向时间比对的多基地雷达时间同步研究（61701525）、国家自然科学基金面上项目——基于OQAM/OFDM的大容量对流层散射通信技术研究（61671468）、中国博士后科学基金面上资助一等资助项目——对流层双向时间比对在组网雷达时间同步中的应用研究（2017M623351）等多项国家和军队科研项目的资助和支持。

内容简介

授时技术是通过发播标准时间信号和时间信息使各时间用户获得标准时间，从而实现时间同步的技术，是实现分布式组网系统时间同步的基础，在民用、军用领域都有广泛的应用。本书从授时原理、误差、应用等方面展开论述，主要分析了卫星授时、激光授时与网络授时和对流层散射授时等授时手段，在此基础上，提出了融合授时，并从授时进攻和授时防御两方面研究了授时战，最后研究了授时系统故障、被干扰、打击等导致无法授时的情况下的时间预报问题，以及获得授时信号后的时间校准问题。

目录速览

前言

第1章　绪论　1
1.1　时间起源　1
1.1.1　时间发展　1
1.1.2　原子钟及其应用　3
1.2　时间计量　12
1.2.1　古代计时的主要方式　12
1.2.2　时间计量标准　13
1.3　授时与守时　14
1.3.1　授时手段　15
1.3.2　守时技术　21
1.4　高精度时间同步技术　22
1.4.1　高精度时间同步技术的研究现状　22
1.4.2　高精度时间同步技术的主要应用　24
参考文献　25
第2章　卫星授时　29
2.1　卫星单向时间比对授时　29
2.1.1　卫星单向时间比对授时原理　29
2.1.2　卫星单向时间比对授时误差　30
2.2　卫星双向时间比对授时　31
2.2.1　卫星双向时间比对授时原理及误差　32
2.2.2　卫星双向时间比对授时系统组成　45
2.2.3　卫星双向时间比对授时应用　46
2.3　卫星共视比对授时和卫星全视比对授时　46
2.3.1　卫星共视比对授时原理　46
2.3.2　卫星全视比对授时原理　49
2.4　精密单点定位授时　51
参考文献　53
第3章　激光授时与网络授时　55
3.1　星地激光时间比对授时　55
3.1.1　星地激光时间比对授时系统　55
3.1.2　星地激光时间比对授时原理　56
3.2　光纤双向时间比对授时　57
3.2.1　光纤双向时间比对授时原理　57
3.2.2　光纤双向时间比对授时研究现状　59
3.3　网络授时　60
3.3.1　NTP网络授时　60
3.3.2　PTP网络授时　61
参考文献　63
第4章　对流层散射授时　65
4.1　对流层散射单向时间比对授时　65
4.1.1　对流层散射单向时间比对授时原理　65
4.1.2　对流层散射单向时间比对授时误差　66
4.1.3　对流层散射单向时间比对信号传输试验　67
4.2　对流层散射双向时间比对授时　68
4.2.1　对流层散射双向时间比对授时原理　68
4.2.2　对流层散射双向时间比对授时误差　69
4.3　散射链路传输特征分析　77
4.3.1　理论分析　77
4.3.2　链路试验设计　83
4.4　对流层传播斜延迟分析　87
4.4.1　对流层传播斜延迟模型　87
4.4.2　对流层传播斜延迟误差　88
参考文献　92
第5章　融合授时与授时战　94
5.1　授时模式　94
5.1.1　单模授时　94
5.1.2　双模授时　94
5.1.3　多模授时　95
5.2　融合授时　96
5.2.1　概述　97
5.2.2　融合加权方法　98
5.3　授时战　100
5.3.1　授时战作战样式　100
5.3.2　授时进攻　102
5.3.3　授时防御　103
参考文献　104
第6章　时间预报及时间校准　106
6.1　基于改进差分指数平滑法的中短期钟差预报算法　106
6.1.1　指数平滑法的基础理论　106
6.1.2　基于滑动窗+指数平滑法的钟差预报算法　108
6.1.3　基于滑动窗+灰色模型+指数平滑法的钟差预报算法　109
6.1.4　算例分析　110
6.2　预报时长不确定条件下的钟差预报算法　116
6.2.1　算法流程　116
6.2.2　基础预报方法　118
6.2.3　算例分析　118
6.3　组合钟差预报算法　122
6.3.1　组合模型分类　123
6.3.2　基于序列相对贴近度的变权组合模型　124
6.4　时间校准　126
6.4.1　驯钟方法　126
6.4.2　基于BBPLL的站间时钟校准设计　129
6.4.3　基于PI锁相环的站内频率源校准设计　132
参考文献　134

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（本文编辑： 王芳）

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