本地标准时间频率的产生与保持
发布时间：2021-06-07 09:33
近年来,地方协调时UTC（BIRM）守时能力稳步提升,截至目前,UTC（BIRM）与UTC的相对频率偏差优于3E-14,时间偏差优于20ns。本文概括介绍了守时系统的组成,本地频率驾驭与主备同步技术,以及TA（BIRM）算法研究等。
【文章来源】：宇航计测技术. 2019,39(05)CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图2时差数据修正结果曲线图Fig．2Correctionresultofthetimedifferencedata
fthetimedifferencedata理后的钟差数据用于本地综合原子时TA(BIRM)的计算。3．1．2外部时间比对外部时间比对主要是采用GNSS共视与GNSS载波相位时间传递两种方式将本地时间UTC(BIRM)溯源至UTC。BIRM的外部时间比对由两台热备份的多通道时间传递接收机完成。为了减小远程比对不确定度，利用国际计量局(BIPM)的旅行接收机采用相对校准法对BIRM与BIPM之间的远程时间比对链路进行了校准［3，4］，将远程时间传递不确定度由20ns减小到3ns。相对校准法如图3所示。图3相对校准法框图Fig．3RelativecalibrationGNSS共视与GNSS载波相位时间传递产生的数据文件每天定时自动上传至BIPM的FTP，参与协调世界时UTC和快速协调世界时UTCr比对;同时，本地定时下载BIPM公布的T公报和快速T公报，根据UTC与UTC(BIRM)的偏差及时对本地钟速进行调整。3．2原子时算法技术当前，UTC(BIRM)守时系统共有6台原子钟，主钟和备份主钟分别选用1台主动型氢原子钟［5］。BIRM的综合时间尺度TA(BIRM)是利用6台原子钟与主钟的时差数据综合产生，对本地原子时算法，本文做了大量研究与试验。原子时算法的目的是利用统计学方法，充分发挥钟组中每台钟的优势，使得产生的综合时间尺度的稳定度大大高于单台钟的稳定度，可见原子时算法在守时系统中处于举足轻重的位置［6］。钟组、原子时算法和综合时间尺度的关系如图4所示。图4钟组、原子时算法和综合时间尺度的关系框图Fig．4Relationamongclockgroup，atomictimealgorithmandtimescale国际上使用最
宇航计测技术2019年图5UTC(BIRM)驾驭子系统结构图Fig．5TheStructureofUTC(BIRM)SteeringSystem原子时算法获得纸面的综合时间尺度TA(BIRM)，利用TA(BIRM)对UTC(BIRM)的频率信号实时控制，使得UTC(BIRM)跟踪于TA(BIRM)。UTC(BIRM)的控制过程主要分为三个阶段:数据积累阶段、粗调阶段和微调阶段［8］。第一阶段:数据积累。新系统运行初始阶段，需要积累数据，用于分析主钟特性。在这一过程中不对相位微调仪进行任何控制操作。第二阶段:粗调。待数据积累一个月后，根据UTC(BIRM)与TA(BIRM)之间的时差计算主钟的相位调整量和频率调整量，并将其通过串口送入主钟的相位微跃计完成粗调。经过粗调，UTC(BIRM)与TA(BIRM)的时差可调至纳秒量级，相对频率偏差可调至E－14量级。第三阶段:微调。粗调完成后，为了保证相位连续性，不再对主钟相位进行调整，而是实时监测UTC(BIRM)与TA(BIRM)之间的时差并计算相对频率偏差，根据运行情况判断是否需要进行微调。在微调阶段，频率调整量一般在E－15量级。3．4主备同步技术为了保证UTC(BIRM)的持续稳定可靠运行，本文进行了主备同步设计。主备同步调整过程分为两个阶段:初始脉冲同步和微调频率同步［9］。第一阶段:初始脉冲同步。利用相位微调器的PPS同步功能，将主备钟输出的脉冲信号同步到一个较小的范围内(该范围由相位微调器决定)，实现主备信号的粗同步。第二阶段:微调频率同步。设置时间间隔计数器的采样周期为1s，利用计数器实时采集主备钟差，根据该时差实时计算备份钟相
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢钟在守时钟组配置中的应用研究[J]. 李变,屈俐俐,陈永奇. 宇航计测技术. 2018(03)
[2]地方自由原子时的计算[J]. 马凤鸣. 计量学报. 1984(01)
硕士论文
[1]远程时间比对中的设备时延校准技术研究[D]. 冯彬.国防科学技术大学 2013
本文编号：3216334
【文章来源】：宇航计测技术. 2019,39(05)CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图2时差数据修正结果曲线图Fig．2Correctionresultofthetimedifferencedata
fthetimedifferencedata理后的钟差数据用于本地综合原子时TA(BIRM)的计算。3．1．2外部时间比对外部时间比对主要是采用GNSS共视与GNSS载波相位时间传递两种方式将本地时间UTC(BIRM)溯源至UTC。BIRM的外部时间比对由两台热备份的多通道时间传递接收机完成。为了减小远程比对不确定度，利用国际计量局(BIPM)的旅行接收机采用相对校准法对BIRM与BIPM之间的远程时间比对链路进行了校准［3，4］，将远程时间传递不确定度由20ns减小到3ns。相对校准法如图3所示。图3相对校准法框图Fig．3RelativecalibrationGNSS共视与GNSS载波相位时间传递产生的数据文件每天定时自动上传至BIPM的FTP，参与协调世界时UTC和快速协调世界时UTCr比对;同时，本地定时下载BIPM公布的T公报和快速T公报，根据UTC与UTC(BIRM)的偏差及时对本地钟速进行调整。3．2原子时算法技术当前，UTC(BIRM)守时系统共有6台原子钟，主钟和备份主钟分别选用1台主动型氢原子钟［5］。BIRM的综合时间尺度TA(BIRM)是利用6台原子钟与主钟的时差数据综合产生，对本地原子时算法，本文做了大量研究与试验。原子时算法的目的是利用统计学方法，充分发挥钟组中每台钟的优势，使得产生的综合时间尺度的稳定度大大高于单台钟的稳定度，可见原子时算法在守时系统中处于举足轻重的位置［6］。钟组、原子时算法和综合时间尺度的关系如图4所示。图4钟组、原子时算法和综合时间尺度的关系框图Fig．4Relationamongclockgroup，atomictimealgorithmandtimescale国际上使用最
宇航计测技术2019年图5UTC(BIRM)驾驭子系统结构图Fig．5TheStructureofUTC(BIRM)SteeringSystem原子时算法获得纸面的综合时间尺度TA(BIRM)，利用TA(BIRM)对UTC(BIRM)的频率信号实时控制，使得UTC(BIRM)跟踪于TA(BIRM)。UTC(BIRM)的控制过程主要分为三个阶段:数据积累阶段、粗调阶段和微调阶段［8］。第一阶段:数据积累。新系统运行初始阶段，需要积累数据，用于分析主钟特性。在这一过程中不对相位微调仪进行任何控制操作。第二阶段:粗调。待数据积累一个月后，根据UTC(BIRM)与TA(BIRM)之间的时差计算主钟的相位调整量和频率调整量，并将其通过串口送入主钟的相位微跃计完成粗调。经过粗调，UTC(BIRM)与TA(BIRM)的时差可调至纳秒量级，相对频率偏差可调至E－14量级。第三阶段:微调。粗调完成后，为了保证相位连续性，不再对主钟相位进行调整，而是实时监测UTC(BIRM)与TA(BIRM)之间的时差并计算相对频率偏差，根据运行情况判断是否需要进行微调。在微调阶段，频率调整量一般在E－15量级。3．4主备同步技术为了保证UTC(BIRM)的持续稳定可靠运行，本文进行了主备同步设计。主备同步调整过程分为两个阶段:初始脉冲同步和微调频率同步［9］。第一阶段:初始脉冲同步。利用相位微调器的PPS同步功能，将主备钟输出的脉冲信号同步到一个较小的范围内(该范围由相位微调器决定)，实现主备信号的粗同步。第二阶段:微调频率同步。设置时间间隔计数器的采样周期为1s，利用计数器实时采集主备钟差，根据该时差实时计算备份钟相
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢钟在守时钟组配置中的应用研究[J]. 李变,屈俐俐,陈永奇. 宇航计测技术. 2018(03)
[2]地方自由原子时的计算[J]. 马凤鸣. 计量学报. 1984(01)
硕士论文
[1]远程时间比对中的设备时延校准技术研究[D]. 冯彬.国防科学技术大学 2013
本文编号：3216334
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