北斗定位、短报文基本原理及TCXO应用

GNSS对于定位和授时的误差主要原因是本地接收机的时钟不能采用和卫星钟同样的精准时钟，卫星钟采用的是非常精确的铯原子钟、铷原子钟、氢原子钟等，成本原因，地面使用的接收机不可能配备同样昂贵的原子钟，因此必然会存在本地钟差，这也就导致了本地时钟无法做到与卫星时钟完全同步，

GNSS 定位授时主要包括RNSS和RDSS两种服务，在RNSS服务中，距离的测量存在偏差，这偏差主要来自于接收机与卫星的钟差，好在这个偏差对于每个卫星都是一样的。我们就可以在测量的时候考虑这个偏差，我们把这样的测量结果称为伪距意思就是这样的距离并不是真正的距离。伪距可以写成下面的形式:

其中Xsj、Ysj、Zsj 是卫星的相对坐标，Xu、Yu、Zu是接收机的相对坐标，but 就是误差。

式中包含了X/Y/Z 及but 误差4个变量，所以需要通过4个方程式，也就是至少4个卫星参数，最终能够确定伪距，然后进行消冗处理。中国北斗系统兼容RNSS 和RDSS 服务，其中RDSS 是有源卫星服务，可以通过在卫星位置已知的条件下，计算出用户机与两颗卫星的真实几何距离。这样，分别以两颗卫星为球心、用户机至两颗卫星的距离为半径确定两个球面;用户就在这两球面交叉线上;在地面高程一致的情况下，地球表面与上述交又线有两个交点，一个在南半球，一个在北半球服务区，对于我国用户而言，后者即为用户位置，也就是三球交会定位原理.

另外，中国北斗由于采用RDSS 的服务，北斗可提供SMS服务，这是北斗的独家秘笈。从北斗一号，到北斗二号，再到北斗三号，北斗SMS功力不断提升。北斗SMS服务,分为向亚太区域用户提供的SMS和向全球用户提供的SMS服务。区域SMS采用RDSS体制，用户无法独立完成距离解算，用户要向GEO卫星发出定位请求和信息，卫星转发至地面中心，地面中心完成用户位置解算，并将位置和相关信息通过卫星回传给用户。

目前，北斗三号的区域短报文通信服务单次短报文最大长度为14000比特，大约相当于1000汉字，全球短报文通信服务利用14颗MEO卫星实现覆盖全球的报文通信服务，单次短报文最大长度为560比特，大约相当于40个汉字。终端发射功率可降低到3W以下，短报文通信成功率也很高，根据评估，区域短报文通信成功率优于99.6%，全球短报文通信成功率由于96.46%。

不管是定位导航还是短报文服务，作为地面接收机都需要采用高稳定度的TCXO 产品，也被称之为温度补偿晶体振荡器又称温补晶振，其在一定的温度范围内通过一定的补偿方式(比如电容补偿、热敏电阻网络补偿等)而保持晶体振荡器的输出频率在一定的精度范围内(如10-7级、10-6 级)的晶体振荡器。它具有开机特性好、功耗低、频率-温度稳定性高等特点。广泛应用于各种通信、导航、雷达、卫星定位系统、移动通信、程控电话交换机、各类电子测量仪表中。GNSS主板是由RF射频芯片,基带芯片和核心CPU,晶振目加上相关外围电路而组成的一个集成电路,其所有的功能一般都集成在一块PCB主板上，因此要求TCXO晶振不但满足GNSS系统的稳定性,同时又保证小型化设计,随着定位精度的不断提高，对TCXO 产品的短稳特别是秒稳提出了更高的要求。