为提高师生对北斗卫星系统相关技术的学术兴趣，2024年11月13日，我院邀请武汉大学郭文飞教授在教4-101举办了一场主题为“北斗高精度授时技术研究与应用进展”的学术讲座。北斗学院导航、通信工程、电子信息工程专业学生以及学院教师聆听了本次讲座。郭教授从授时的需求与手段、我国北斗系统发展历程与优势、北斗高精度授时关键技术以及应用等三方面进行了讲解。

一、授时的需求与技术

授时服务对于需要精确时间同步的行业至关重要，如通信、电力、交通、金融等领域。这些行业依赖精确的时间同步来确保系统的正常运行和数据的一致性。例如，在电力系统中，准确的时间同步对于电网的稳定运行和故障定位至关重要；在金融领域，精确的时间戳对于交易记录的准确性和合规性非常重要。常用的无线电授时技术包括短波授时、长波授时、低频码授时、电视授时、电话授时，以及卫星授时等。

卫星授时因其精度高、覆盖面积大等优点广泛应用于车辆监控、交通调度、航运、通信基站、电力金融等领域。北斗系统建立了专门的时间系统，即北斗时(BDT)，并基于卫星导航技术，通过卫星信号传输实现时间同步。北斗时溯源到中国科学院国家授时中心(NTSC)保持的UTC时间，简称UTC(NTSC)，并通过UTC(NTSC)与国际建立联系。北斗卫星授时可为全球用户提供高精度的时间同步服务，对于现代社会的运行至关重要。

二、我国北斗系统的发展与优势

我国北斗系统的发展主要分为三个阶段。1994年北斗一号系统建设正式启动，标志着我国卫星导航系统的开端。2000年北斗一号系统建成并投入使用，采用有源定位体制，为中国用户提供定位、授时、广域差分和短报文通信服务。2004年启动北斗二号系统工程建设，2012年年底完成14颗卫星（5颗地球静止轨道卫星、5颗倾斜地球同步轨道卫星和4颗中圆地球轨道卫星）发射组网。北斗二号系统在兼容北斗一号系统技术体制基础上，增加无源定位体制，为亚太地区用户提供定位、测速、授时和短报文通信服务。2009年北斗三号工程启动。2020年7月31日北斗三号全球卫星导航系统正式建成，面向全球用户提供完整的全天时、全天候、高精度全球定位导航授时服务。

北斗系统与其他全球卫星导航系统相比，具有明显的优势。首先是混合星座设计：北斗系统采用三种轨道卫星（GEO、IGSO和MEO）组成的混合星座，这使得北斗系统在抗遮挡能力上更强，尤其在低纬度地区性能优势更为明显；其次，北斗系统是全球第一个实现三频发播的卫星导航系统，这可以更准确地掌握地面终端的位置信息，提高定位授时的可靠性；另外，北斗系统不仅提供定位授时服务，还具备短报文通信能力，这是全球定位系统中的一项技术突破。最后，在定位精度方面，北斗三号系统为民用用户免费提供的时间服务中，授时精度优于20纳秒。在亚太地区授时精度更是优于10纳秒，即亿分之一秒。这些优势使得北斗系统在全球卫星导航系统中占有重要地位。

三、北斗高精度授时关键技术与应用

北斗高精度时频授时的研究主要包括：时频基准构建与溯源技术、高精度时频传递技术、北斗授时接收机技术等。我国北斗时间基准的构建经历了从技术空白到国际领先水平的跨越，通过自主研发的星载铷原子钟和氢原子钟，实现了高精度的时间基准，为北斗系统提供了强有力的技术支持。北斗高精度时频传递技术包括共视法、全视法等，他们通过不同的方法降低北斗信号传播误差，实现异地设备的高精度时频传递和同步。北斗接收机技术通过信号处理获取本地接收机时钟与卫星时间基准的差值，然后对本地时钟进行调控驾驭，实现本地时频信号输出与基准时钟的对齐。近年来，这些关键技术得到了突飞猛进的发展，有效提升了我国北斗系统的授时性能。

目前我国北斗授时服务能力已经获得国际认可，并为全球提供精准可信的标准时间。北斗高精度授时广泛应用于多个领域，包括：金融、能源、交通等，显示出其在各个行业的广泛应用前景和商业机遇。为了适应未来需求，北斗授时技术还在不断进行技术升级和完善，以保持其高精度和高可靠性。

四、总结与讨论

郭老师在报告后与参会师生进行了广泛的讨论，鼓励同学们未来选择相关领域进行学习和研究，提醒大家北斗系统涉及卫星技术、通信技术、时间同步等多个学科领域，同学们应该认识到在未来的学习和工作中，需要具备跨学科的综合能力，以适应不断变化的技术需求。

同学们在听了报告后，对我国自主研发的北斗系统有了更加深刻的认识，被北斗系统授时的精确性所震撼，为我国科技的国际竞争力和影响力感到自豪。通过报告中提到北斗授时技术应用案例，同学们认识到了理论联系实际的重要性，表示后续学习中要多思考如何运用所学解决实际问题，培养创新思维，提升解决问题的能力。