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新型远程时间频率校准系统研究[摘要]随着我国航天和国防事业的快速发展对时间频率的精度要求越来越高同时越来越多的科研机构和专家学者都希望拥有一个更加精确的时间频率参考。中国计量科学研究院拥有3000万年不差一秒的铯原子喷泉钟、多台守时型氢原子钟和铯原子钟建立和保持高精度的国家时间频率基准。为了更好地让更好地服务国家和社会从可靠性、效率和成本考虑传统的搬运校准方法存在诸多局限新型的远程时间频率校准将有广阔的发展空间。[关键词]远程校准GPRS中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）13-0324-01引言随着北斗卫星导航系统的投入运行基于北斗卫星的远程时间频率比对成为可能。国家授时中心基于北斗卫星共视时间比对方法搭建了一套远程时间频率校准系统由远程时间比对基准终端、远程时间比对校准终端和数据分析处理中心组成可在远程恢复出UTC（NTSC）的时间频率信号。远程时间比对基准终端测量UTC（NTSC）与北斗卫星钟的钟差；远程时间比对校准终端测量本地原子钟与北斗卫星钟的钟差并在本地驾驭生成与UTC（NTSC）同步的时频信号；数据分析处理中心处理来自远程时间比对基准终端和远程时间比对校准终端的数据。该系统摒弃了传统的不连续观测方法以10min作为1个观测周期实现了时间频率的连续比对。试验结果表明该系统配送UTC（NTSC）的不确定度为3.74ns配送信号的频率天稳定度达到1.97E-14。一时间频率校准的概述1.时间频率校准的含义时间频率校准的任务是保证计量标准及器具的量值统一低一级别的标准以高一级别的标准作为基准直至追溯到国家和国际计量基准。国内目前在低一个级别的时频计量标准需要校准时是将校准用时频设备和待校准的时频设备放置在同一房间里面校准结果采取直接比较手段获取。而在这些时频计量标准设备中绝大多数是不能运输和搬动的设备或者是不适合运输和搬动的设备所以当有线和无线信号传播方式日益丰富以后远程时间频率校准随之产生。2.时间频率校准的作用时间频率校准可以将电磁波作为载体进行远距离发播和传递不需要直接逐级地传递尤其是全球导航卫星系统的广泛使用使GNSS作为时间频率校准参考和传递介质校准本地时间频率标准或测量仪器成为了可能。目前GNSS在国际守时合作中起到了核心作用各国守时实验室间的视频对比几乎全部通过卫星信号完成。卫星信号并不是发播时间和频率的唯一手段但它们的实际应用中有明显的优势。一是卫星信号覆盖范围广；二是卫星发播器和地面延迟值相对地面发播站更为稳定、也更容易准确的评估这一点很重要因为传播延迟是各种不同手段不确定度的主要来源。二、国内外新型时间频率校准系统研究的发展目前依托中国计量科学研究院的国家时间频率计量中信自主研制的激光冷却铯原子喷泉钟和原子时校基准装置产生国家时间频率基准我国的连续运行的国家时间频率基准UTC通过GNSS时间频率传递和卫星双向时间频率传递向国际标准时间频率传递、光纤时间频率传递、网络、电话等方式将全国时间频率标准量值向国家各级时间频率计量标准、计量器具和时间频率用户传递。由于时间频率本身存在的特点不存在实物只是一个量度通过载体可以在全球范围内实现距离传递与校准授时和时间服务可通过网络、电视、长短波电台、卫星系统等实现全球各个视频研究实验室时间通过GPS共视或者全视技术实现高精度的时间频率传递已有多年。这种方法给长适合与原子钟对比从而使世界各守时实验室的原子钟一起参与TAI计算。而随着俄罗斯全球导航卫星系统星座状态等不断完善GLONASS在高精度时间对比方面正在成为GPS系统的重要补充手段北斗卫星导航系统已经进入初始服务阶段就连国内专家也已经开始了共视时间传递算法研究开发了可以利用北斗共视时间传递的专用软件。所以在全球共同发展的今天GNSS共视时间传递技术依然是未来发展的方向。目前在国外美国国家标准技术研究院英国皇家物理实验室等其他国家计量院都已经开展利用GNSS共视技术进行时间频率校准的服务。随着国内国民经济对科学技术要求的提高需要高精度时间和频率同步的领域越来越多GNSS共视技术在各个领域的应用正逐步扩展。同时由于GNSS设备价格越来越便宜定时精度高使用方便的特点逐步应用于国防、通信等领域。三新型远程时间频率校准系统新型远程时间频率校准系统中应用到GNSS共视法原理时频使用者可以把GNSS作为一种中间媒介直接实现与中国计量科学研究院的原子钟同步即时间频率设备直接溯源到了国家的基准时间UTC。并且中国计量科学研究院通过GNSS共时技术参与TAI和标准UTC的计算BIPM定期公布中国