北斗导航，精确定位看星钟

航天 · 2016-10-31 18:38:09

核心提示：时间是什么？商人说：时间是金钱；医生说：时间是生命；军人说：时间是胜利。而对“北斗”来说，时间意味着精确定位。日前，中国航天科工二院203所研制的北斗二代卫星时间频率基准系统顺利交付，该系统可为北斗二代导航测试中心提供统一的时间基准和频率基准。据了解，通过时间频率标准溯源链和各种授时服务体系，可以为国防建设、国家安全等诸多行业和用户提供国家标准时间频率服务，特别是对我国航天技术领域的火箭、卫星发射、导航、定位和关系国家安全的试验提供高可靠、高精度的授时保障。而对我们普通人来讲，有一个精确的时间，“北斗”才能为你精确定位。

时间差1毫秒，卫星定位失之千里为何对“北斗”来说，时间意味着精确定位？这就要从它的定位原理说起。电磁波的传播速率接近光速，为3×10-8米/秒。因此，只要测定电磁波在两点间传播的时间，就可知道两点间距离。以一颗北斗定位卫星为例，当它接收到地球上终端的信号时，只要计算出信号在卫星和终端之间传播需要的时间，就能知道它们之间的距离。如果同时有三颗卫星的话，通过计算它们轨道的位置到终端的距离，就很容易知道终端具体所在。因此，每个定位卫星上，都会有星载钟。“星钟的精度非常重要。”中国航天科工二院203所时间频率计量专家说，“一个时钟哪怕只差1毫秒，就会给定位带来几公里的误差，如果再考虑时钟稳定性带来的影响，误差将会更大。”美国GPS，授时误差仅为10纳秒时间对定位这么重要，星载钟自然不凡。以GPS卫星为例，其用的就是星载原子钟，高精度的原子钟甚至可以达到每100万年才误差1秒。1974年，美国发射导航技术试验卫星1号。作为导航GPS系统的先驱，该卫星载有两个铷原子钟。1977年，美国发射了导航技术试验卫星2号，载有两个铯原子钟，在太空中良好地运行了18个月。随后，美国相继发射了第一代GPS系统的前三颗卫星，卫星上携带有铷原子钟，但它们的平均寿命都很短，不到一年。星钟失效直接影响了导航卫星的性能，因此美国随后对星钟进行了无数次改进，从而有了今天GPS 系统携带的原子钟，也很少再见到卫星因为星钟的缘故而失效。1999年，美国对第三代GPS卫星系统设定了一个目标：即定位精度0.5米，授时误差仅10纳秒。“因此，北斗要想替代GPS，星钟要有较高的准确度、稳定度和可靠性。”203所有关专家表示。“校表”，让“北斗”的星钟更准原子钟很准，但谁也不敢保证它上天之后不会出问题。203所相关专家介绍：“如果卫星发射之后再发现星钟有问题，就会影响卫星正常运转，甚至是卫星失效。因此，需要在上天之前对星钟进行检测，保证其稳定性和准确度。”这就是给“北斗校表”的由来。2014年2月，203所研制的北斗二代卫星时间频率基准系统顺利交付使用，据了解，该系统利用氢原子钟频率标准，氢原子钟采用203所自研的蓝宝石氢钟，其频率准确度可达5E-13，1050年的守时偏差远小于1毫秒。“系统主要是为检查星钟的性能提供参考标准，并给测量设备提供时间统一信号。”该系统研制人员说，“通过检测的星钟，就能稳定地工作，就不会影响‘北斗’的精确定位了。”（王亮吴巍袁志勇）延伸阅读：未来战争或将是场时间之战2009年12月22日，《中国人民解放军标准时间管理规定》发布。其实，美国国防部早在1971年就对其所属单位使用的精密时间标准进行规范，实现了美军全球化战略时间标准的高度统一。伊拉克战争爆发时，大批轰炸机、战斗机直扑伊拉克首都巴格达，除了利用卫星进行精确定位外，也离不开高精度的授时系统。美军通过该系统对目标实现多维锁定，在时间统一的基础上，为武器实施“护驾”，精确制导炸弹准确无误地将一座座建筑彻底摧毁。如果时间不准，战场上会出现什么状况，有人形象举例：如果有10个雷达站，当一架敌机偷袭时，倘若雷达站与站之间时间不准确、不同步，10个信息单元获取的目标在荧屏上可能就是10个，指挥员作决策时就很难迅速判断到底是1个目标还是多个目标，从而延误战机。据人民网报道，上世纪90年代，我国曾在东南沿海的一次军演中，因为使用GPS卫星授时，导致演习出现了明显问题。因此，时间基准是人和武器之间、作战系统与作战系统之间、单元与单元之间联系的纽带。时间基准不统一会直接影响武器的精确打击效果和军事行动的成败，随着信息的全球化，未来的战争，或将是一场时间之战。

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