20世纪80年代就出现了基于卫星导航系统的共视比对技术，距今已有40多年。《北斗/GNSS共视时间比对原理与应用》围绕卫星导航系统中的共视时间比对技术，结合作者在相关研究领域的技术积累和工程实践，重点介绍卫星导航系统中的共视比对技术及对共视比对技术的改进和拓展应用。《北斗/GNSS共视时间比对原理与应用》内容主要包括三部分，**部分为共视比对技术的介绍，包括比对原理和影响共视比对的误差源分析；第二部分为共视比对技术的改进方法，包括将共视比对应用于授时和溯源；第三部分为共视比对技术的拓展应用，包括在远程时间校准、时间频率复现中的应用，以及共视比对思想在空间站时间比对中的应用。

目录
前言
第1章 绪论1
1.1 时间传递与时间比对1
1.2 共视时间比对的发展2
1.3 共视的核心——参考源3
1.3.1 基于不同参考源的共视时间比对4
1.3.2 参考源对共视时间比对的重要性5
第2章 从单向授时到共视时间比对8
2.1 授时概述8
2.1.1 授时的概念8
2.1.2 授时技术的发展13
2.1.3 授时的一般过程31
2.1.4 授时性能的衡量指标31
2.2 卫星导航系统单向授时33
2.2.1 单向授时原理33
2.2.2 单向授时误差源分析35
2.2.3 单向授时特点分析48
2.3 基于导航卫星的共视时间比对49
2.3.1 基于GNSS卫星的共视时间比对原理49
2.3.2 共视时间比对标准50
2.3.3 共视时间比对事后数据处理52
2.3.4 共视时间比对误差源分析54
2.3.5 共视时间比对技术特点分析60
第3章 利用共视比对提高单向授时精度61
3.1 基于共视的授时方法61
3.1.1 共视与授时的区别61
3.1.2 共视应用于授时的难点63
3.1.3 共视授时方法的原理64
3.1.4 共视授时优势分析66
3.2 共视授时系统的组成69
3.2.1 共视授时监测站70
3.2.2 共视授时数据处理中心73
3.2.3 共视授时系统时延标定75
3.3 共视授时偏差参数生成与播发77
3.3.1 共视授时偏差参数生成77
3.3.2 共视授时数据播发方式83
3.3.3 共视授时播发内容85
3.4 共视授时原理验证与误差分析87
3.4.1 共视授时原理验证87
3.4.2 共视授时误差分析90
第4章 授时与溯源的融合92
4.1 卫星导航系统的溯源方法92
4.1.1 GNSS溯源原理93
4.1.2 GNSS溯源特点98
4.1.3 BDS/GPS/GLONASS溯源性能分析100
4.2 基于共视比对的卫星导航系统溯源实现102
4.2.1 共视改进北斗溯源原理102
4.2.2 北斗溯源偏差建模104
4.2.3 利用溯源模型播发差分授时模型的可行性研究105
4.2.4 共视改进北斗溯源需考虑的问题108
4.3 基于改进溯源参数的北斗单向授时性能分析111
4.3.1 GEO卫星实现改进溯源方法的优势分析112
4.3.2 测试试验平台114
4.3.3 授时性能试验分析115
第5章 利用GNSS共视实现远程时间校准与复现123
5.1 纳秒级时间同步需求及现状123
5.1.1 应用场景分析123
5.1.2 现状分析125
5.2 远程时间校准与复现系统整体架构设计127
5.2.1 远程时间校准与复现工作原理127
5.2.2 关键数据处理129
5.2.3 系统特点分析132
5.3 远程时间校准与复现系统软硬件设计133
5.3.1 系统组成结构134
5.3.2 远程时间比对基准/校准终端设计135
5.3.3 远程时间复现终端设计145
5.3.4 系统数据处理监控中心设计150
5.3.5 通信协议154
5.4 远程时间校准与复现系统性能分析157
5.4.1 设备时延影响分析158
5.4.2 远程时间校准终端性能测试与分析159
5.4.3 远程时间复现终端性能测试与分析164
第6章 基于空间站原子钟的共视时间比对171
6.1 空间站原子钟作为共视参考源的条件分析171
6.1.1 中国空间站171
6.1.2 欧洲ACES计划172
6.1.3 空间站高精度的原子钟174
6.1.4 空地微波时间比对链路175
6.2 空间站共视方法的改进177
6.2.1 空间站轨道特性与对地可见性分析177
6.2.2 轨道误差对传统空间站共视时间比对的影响181
6.2.3 传统共视方法的应用局限183
6.2.4 适合空间站特征的共视方法185
6.3 空间站分时共视性能分析192
6.3.1 空间站轨道误差分析192
6.3.2 微波时间比对链路误差分析193
6.3.3 空地钟差建模误差分析196
6.3.4 空间站分时共视时间比对性能分析198
参考文献201

第1章 绪论
　　时间作为四维时空坐标系中的一个重要变量，确定动力学过程发生的时刻，以比较动力学过程发生的先后次序。时间是人类活动的基本信息，支撑着现代社会的有序运行，需要在相互关联的范围内统一时间，这就要进行计时设备的相互比对。如果比对距离超出了一定范围，就需要进行异地远程时间比对。时间比对是统一时间的必需技术，随着科技的发展，人们对时间比对精度的要求越来越高。
　　1.1 时间传递与时间比对
　　时间传递与授时是人们获得时间的方式。时间传递相对容易理解，从字面上就可以知道，是将时间从一个地方传到另外一个地方。授时是时间传递的一种，一般采用广播式时间传递。
　　古代，标准时间在观象台产生；现代，标准时间在守时实验室产生。守时实验室产生的时间虽然精密、准确，但普通大众很难到这里来看时间，即使看到，回去以后时间也已经改变。
　　时间传递可以将标准时间传递到人们身边。高耸的钟楼就是*简单的一种时间传递方式，人们看一下钟楼的大钟就知道时间了，也就是说，时间从钟楼的大钟传递到了观看者。更进一步，如果观看者有一块手表，根据看到的钟楼大钟时间调整手表时间，把手表的时间调到与钟楼大钟时间一样，那么他的手表时间和钟楼大钟时间就实现了时间同步。这就是时间传递和时间同步的区别：时间传递只是时间信号(简称“时号”)的传递，而时间同步是在传递的基础上进行调钟。
　　实际上，有两种调钟方法，一种是将两个钟的时间调得一样，这是实现了物理同步；另一种是不对手表进行调整，但知道手表的时间偏差(简称“时差”)，使用时扣掉偏差即可，这是数学上的同步。两种方法都可以使用，主要看使用者如何方便。
　　时间渗透生活的各个方面，成为生活的一个基本参量。时间传递也无处不在，人们使用各种通信手段进行时间传递，可以说，有通信就有时间传递。
　　接下来讨论传递什么时间的问题。时间传递并不规定传递什么时间，只说明将时间从一个地方传到另外一个地方，但时间需要统一到一个公认的标准，如果传递的是国家标准时间，并且使用广播的方式，那么该时间传递就可以称为授时。授时就是将国家标准时间广播出去(李孝辉等，2012)。
　　授时和定时是时间传递的两个方面，授时是从系统的角度来说的，定时是从接收者的角度来说的。以上课为例，从老师的角度是在授课，从学生的角度是在听课、获取知识，如果上课相当于时间传递，那么从老师的角度是授时，从学生的角度是定时。
　　在所有有关时间传递的概念中，时间比对与时间传递类似，时间比对是指比较两个时钟，获得两个时钟的时间偏差。如果两个时钟在同一个实验室，这种比对称为测量。如果两个时钟异地，这种比对称为时间传递。有些场合不区分时间比对、测量和时间传递的概念，本书也没有完全区分这些概念。
　　时间比对的方法有很多，目前使用比较多的有卫星双向时间传递、卫星共视(common view， CV)时间比对、卫星授时等，卫星共视时间比对是本书研究的重点。
　　1.2 共视时间比对的发展
　　基于导航卫星的共视时间比对，可以实现两个地方原子钟之间纳秒级的时间比对，是应用*多的时间比对方法之一。导航卫星共视时间比对的基本原理如图1.1所示。早在公元前500多年，人们已经掌握了共视时间比对的方法，当时共视的媒介是月亮。后来，随着技术的发展，共视媒介发展到木星、流星、卫星等，精度和方便性逐步提高。
　　图1.1导航卫星共视时间比对的基本原理
　　“但愿人长久，千里共婵娟”道出了共视时间比对的真谛：两个地方看同一个物体。
　　公元前160年，古希腊学者喜卡珀斯认为，利用月食共视很简单。
　　月食发生的时候，两地的两人同时观看月食，月食结束那一刻，两人记下各自的时间，就可以比较时间差异。
　　这就是共视时间比对的方法，两地的两人分别记下观察到同一个现象的本地时间，然后交换数据就可以实现两地的时间比对。月食什么时候发生不重要，重要的是月亮的光线同时到达两地的两人眼中，并且两人记下结束时刻所用的时间也相等。但是，月食发生得太少，需要一年甚至两年才能对一次时间。伽利略在1622年提出了解决办法：不用月食，用木星卫星食。木星有四颗卫星，这四颗卫星以很高的速度绕着木星公转，木星的卫星一年发生一千多次卫星食，每天发生两次或三次，而且这种卫星食有一定规律。伽利略编制了近似准确的木星卫星食发生表供人们使用(李孝辉等，2013)。
　　以上解决了对表问题，虽然木星的卫星在海上很难观测，但在陆地上伽利略的方法是可以用的。后来，巴黎天文台用这种方法在地球上观测各地的经度，取得了极大的成功，成为名震一时的研究机构。
　　共视方法发展的过程中，发生了两个大事件。
　　事件一发生在19世纪中叶，利用流星作为共视媒介，天文学家测量了相距480km的意大利西西里岛和莱切