不同比对方式下的洲际标准时间复现性能分析

中国科学院国家授时中心研制的标准时间复现系统具备支持洲际用户对标准时间频率信号的需求。本文以位于欧洲白俄罗斯明斯克的复现终端为分析对象,分析了共视、全视不同比对方式对复现时频信号性能的影响。对于洲际范围的时间复现,复现终端与参考端共同可视卫星数变少。单一卫星导航系统可利用的共视卫星数明显减少,GPS/BDS共视可明显增加可视卫星数量,提高共视时间比对精度,全视比对对两地共同可视卫星数没有要求。分析结果表明,单GPS全视比对就可以达到优于GPS/BDS的共视比对复现效果。受BDS卫星星间偏差的影响,基于单BDS全视比对的复现效果比GPS稍差,GPS/BDS全视比对效果略有改善。复现终端运行在GPS/BDS共视比对融合GPS全视比对模式复现的时频信号的性能最优,可以满足洲际范围内5 ns的时间同步要求,为后续洲际大尺度范围的标准时间复现终端的运行模式提供参考。

应用于UTC(NTSC)远程复现终端中的时间间隔计数器的设计与验证

在UTC(NTSC)远程复现终端中,时间间隔计数器的分辨率和测量精度直接影响着最后的复现精度,为更准确地将我国标准时间UTC(NTSC)传递给用户,不仅要寻求性能更高的授时手段,时间间隔计数器的设计也尤为重要。介绍了一种基于无间隙卫星共视的UTC(NTSC)远程复现系统及其核心部分——时间间隔计数器的设计与验证。时间间隔计数器基于FPGA(field-programmable gate array)加法进位链设计,实验验证其测量误差小于100ps,对UTC(NTSC)远程复现终端的复现误差贡献小于1%,满足UTC(NTSC)远程复现终端对时间间隔计数器的应用需求。

标准时间远程复现系统的不同比对技术对比分析

针对全球卫星导航系统(GNSS)卫星授时难以覆盖10 ns以内的时间服务需求,中国科学院国家授时中心建立了一套低成本,服务范围与GNSS卫星授时相当的标准时间远程复现系统,可以为用户提供优于10 ns的时间服务。作为复现系统的重要组成部分,频率源的选取需要满足精度高、体积小、成本低等需求。铷钟相比于氢钟、铯钟体积小且成本低,相比晶振具有较好的长期稳定性,所以成为复现设备内部频率源的理想选择。通过设计试验,分别在零基线和中基线条件下验证了复现效果,并对比试验了基于共视和全视模式下复现信号的性能差异,试验表明零基线共视条件下复现时间的标准差为0.72 ns,全视条件为0.88 ns,两者性能相当;中基线条件下共视模式所得标准差为1.23 ns,全视条件为3.19 ns,与预期效果存在差异,为此分析了效果差异原因,并给出了系统性能提升的改进方案,为下一步优化系统提供数据支持。

UTC(NTSC)远程高精度复现方法研究及工程实现

中国科学院国家授时中心建立了与协调世界时(UTC)同步的UTC(NTSC),为了能让更多用户使用溯源到UTC的高精度时间频率信号,开发了UTC(NTSC)远程高精度复现系统,解决了标准卫星共视方法测量存在间断,且不能实时输出比对结果的问题。试验表明,复现时间与UTC(NTSC)偏差小于2 ns,频率准确度优于1×10^(-15)。详细介绍了UTC(NTSC)远程高精度复现系统的工作原理和实现方法,以及为提高复现精度、增强系统可靠性采用的技术手段。

基于变速积分PID控制的标准时间远程复现

随着高精密时间频率在各领域广泛应用,远程时间溯源需求在不断提高。为实现高精度高稳定度远程时间溯源,提出利用光纤时频链路实现高精度时间基准的远程复现,基于变速积分PID控制策略优化了原子钟驯服方法,利用中国计量科学研究院和平里与昌平两院区之间54 km的光纤时频比对链路验证了时间基准复现方案,实验结果表明:超过85%的远程复现时差绝对值优于0.3 ns;远程复现时间稳定度优于6 ps/d;远程复现频率稳定度优于5×10^(-16)/d。

基于Kalman滤波器对晶体振荡器的控制研究

研究了一种利用Kalman滤波器进行晶体振荡器控制的方法,主要包括用Kalman滤波器对晶体振荡器控制估计时初始化参数和状态参数的确定,基于此方法可以将一个晶体振荡器产生的时间信号控制到与标准时间同步。以中国科学院国家授时中心保持的协调世界时(UTC(NTSC))为参考信号,对晶体振荡器产生的时间信号进行了测试,验证了该方法的可行性。结果显示,控制后晶体振荡器产生的时间信号与UTC(NTSC)的最大偏差小于10ns。