GPS原理及其应用 chapter2_1.ppt

GPS原理及其应用主讲：徐晓华 第二章 时间系统与坐标系统 §2.1 有关时间系统的基本概念 基本概念——时间 时间的含义 时刻 时间间隔 时间的测量 绝对时间测量 相对时间测量 时间系统与时间系统框架 时间系统 原点基准 尺度基准 时间系统框架 实现和维持统一时间系统的技术实施 基本概念——时间基准 时间尺度基准 定义方法 利用某个可观测到的周期性运动来定义 作为时间尺度基准的运动需要满足的条件 运动是连续的、具有稳定的周期性 运动周期有很好的复现性 常用的时间尺度基准 地球自转周期 （世界时，稳定度为10-8 ） 行星绕日公转及月球公转周期（历书时，稳定度为10-10 ） 原子中的电子跃迁时电磁波信号的振荡频率（ 10-14 - 10-16 ） 脉冲星的自转周期 （ ~10-19） 基本概念——守时、授时与时间对比 守时系统 建立和维持时间基准，确定任一时刻的时间 评价系统内不同时钟的稳定度 授时系统 用各种设备与技术将时间和频率信息传递给用户 时间比对 用户与标准时间之间的时间比对——授时 时间服务 由专门机构建立和维持时间系统，将时间与频率信息传递给用户的工作称为时间服务 我国的时间服务机构是NTSC 基本概念——时钟（1） 时钟的功能 守时工具 时钟误差的处理 通过比对时刻钟面时相对于标准时的钟差估计任意时刻的钟差改正数 基本概念——时钟（2） 时钟性能评价的技术指标 频率准确度 频率准确度反映钟速是否正确 频率漂移率 频率准确度在单位时间内的变化量称为频漂 频漂反映钟速的变化率，即老化率 频率稳定度 在一定时间间隔内所输出的平均频率的随机变化程度 数学定义式（式2-2） 实际估算式 (式2-4） 频率稳定度要与采样时间同时给出 频率稳定度反映钟的随机误差 世界时系统 以地球自转运动为尺度基准的时间系统 根据量测地球自转时所选的空间参考点不同，分为 恒星时 平太阳时 世界时 恒星时 参考点：春分点 恒星日的定义 性质：地方时 两种不同恒星时 真恒星时 对应真春分点 GAST, LAST 平恒星时 对应平春分点 GMST, LMST 春分点的有关定义 真太阳时与平太阳时 真太阳时 真太阳日的定义 真太阳时=太阳中心相对于本地子午圈的时角+12h 真太阳时不具备作为时间系统的基本条件 平太阳时（Mean Solar Time-MT） 平太阳 周年视运动轨迹位于赤道平面 平太阳在赤道上的运动角速度是恒定的 平太阳时 以平太阳中心为参考点建立的时间系统 平太阳日的定义 平太阳时=平太阳时角+12h 地方时 世界时（Universal Time-UT） 时区 全球划分为24个标准时区（1884，国际子午线会议） 划分方法 区时 在同一时区内，采用该时区中央子午线上的平太阳时，即区时 世界时 格林尼治起始子午线处的平太阳时称为世界时 UT0、UT1与UT2 问题的引出——UT（UT0）不完全均匀 地球自转速度的不均匀 长期变缓、季节变化、短周期变化 极移现象 解决方法 引入极移改正 再进行地球自转速度季节性改正 原子时（Atomic Time-AT） 原始定义 尺度： 1967年10月，第十三届国际计量大会通过：位于海平面上的铯133（Cs133）原子基态两个超精细能级间在零磁场中跃迁辐射振荡9192631770周所持续的时间为1原子时秒。 原点：原本规定AT与UT在1958年1月1日0h时相同，但实际相差0.0039秒，即：(AT-UT)1958.0 = -0.0039秒 扩展定义 以原子跃迁的稳定频率为时间基准的时间系统。 国际原子时（ International Atomic Time – TAI ） 引入 每台原子钟给出的时间并不严格相同 需要建立一个统一的时间系统 建立 1971年由国际时间局建立 现由国际计量局（BIPM）的时间部门维持 利用全球约60个实验室的大概240台自由运转的原子钟给出的数据统一处理得到 协调世界时( Universal Time Coordinated – UTC ) 建立 20实际60年代由国际无线电科学协会建立 定义 与AT秒长相同 通过跳秒，与UT的时刻差保持在0.9秒内（通常在6月30日24h或12月31日24h进行跳秒）,即UTC+跳秒＝TAI（ ） 类型 局部性UTC，如UTC (USNO) 全球性UTC，由BIPM维持 应用 应用广泛，已取代UT成为无线电通信中的标准时间 利用IERS公报中给出的参数可内插任意时刻的UT1-UTC，得到UT1 GPS导航电文中给出了GPS时与UTC (USNO)之差 GPS时 建立 由GPS地面监控系统和卫星中的原子钟建立和维持的一种原子时 起点为1980年1月6日0