Спосіб частотно-часової синхронізації просторово рознесених еталонів і стандартів часу і частоти

Спосіб частотно-часової синхронізації просторово рознесених еталонів і стандартів часу і частоти, відповідно до якого проводять одночасні в межах просторово-часового зсуву виміри величин 3 38167 навколо Землі з періодом »12год. на висоті »20·10км, і забезпечують навігаційною та часовою інформацією споживачів у глобальному масштабі. На борту ШСЗ систем GPS та "Глонасс" встановлени цезієві стандарти частоти, відносна нестабільність яких за добу складає не більше 5·10-13. Це дозволяє забезпечити точність синхронізації шкал часу ШСЗ відносно шкали часу системи порядка 15 не при введені частотно-часових поправок два рази на добу. Для звірення з використанням СРНС "Глонасс" та GPS в пунктах А та В проводяться вимірювання зсуву шкал своїх еталонів відносно сигналів, прийнятих від одного із ШСЗ, та здійснюється обмін результатами вимірювань між пунктами. Цей спосіб є найбільш близький до того, що заявляється, але також має свої недоліки: недостатня оперативність отримання даних, відносно мале співвідношення сигнал/завада, низька завадостійкість, залежність від стану СРНС GPS або "Глонасс". Технічною задачею корисної моделі є здійснення звіряння просторо рознесених еталонів та стандартів часу та частоти з більшою точністю, оперативністю та завадостійкістю. Ця задача вирішена таким чином. У способі частотно-часової синхронізації просторово рознесених еталонів і стандартів часу й частоти, відповідно до якого проводять одночасні в межах просторово - часового зсуву виміри величин зсуву в часі моментів прийому одного й того ж фрагменту сигналу відносно реперних міток часу шкал у пунктах, згідно запропонованої корисної моделі, надалі обчислюють значення основних параметрів взаємного ходу в пунктах, зокрема, швидкість цього ходу, і змінюють значення однойменних параметрів стандартів у пунктах у бік зниження різниць їхні х значень аж до нульових, використовуваний сигнал випромінює телекомунікаційний геостаціонарний супутник, а перетворення частот при прийомі здійснюється когерентно відносно шкал частоти стандартів. На Фіг.1 показані геометричні параметри розташування ГС. 4 На Фіг.2 відображені геометричні параметри просторо рознесених пунктів, де знаходяться стандарти. Фіг.3 ілюструє часову діаграму сигналів, що приймаються у пунктах А і В, і значення параметрів, що вимірюються. На Фіг.4 зображена структурна схема пристрою, який реалізує заявлений спосіб. Заявлений винахід, завдяки введеню нових ознак, забезпечує незалежно від СРНС звірення еталонів та стандартів часу і часто ти з високими показниками точності, завадостійкості і оперативності. Такі технічні результати досягнуті за рахунок використання сигналів, які передаються телекомунікаційними геостаціонарними супутниками (ГС), наприклад телевізійні сигнали супутника. Розглянемо більш докладніше запропонований спосіб. Використовується телекомунікаційний геостаціонарний супутник для частотно-часової синхронізації просторо рознесених еталонів та стандартів часу й частоти у п унктах А та В (Фіг.1, Фіг.2). В системі використовують алгоритм взаємної синхронізації (відомий у зарубіжній літературі як "common view"). Згідно з цим алгоритмом в кожному з пунктів здійснюється вимірювання зсуву прийнятого одного й того ж фрагменту сигналу (шкали) ГС відносно шкал часу відповідних пунктів (див. Фіг.3): Фіг.3 ілюструє часову діаграму сигналів, що приймаються у пунктах А і В, і значення параметрів, що вимірюються. t A = t ГС® А + D T A -ГС ; tB = t ГС® А + DT B -ГС it П 1 П ГС ® B D ГС® А , tГС ® А = D - час П c c поширення радіохвиль від ГС до відповідного пункту; с - швидкість поширення радіохвиль; DГC-A, DГС-В - відстань від ГС до відповідного пункту (див. Фіг.2); DTA-ГС, DTВ-ГС - зсув шкал стандартів відповідного пункту відносно одного й того ж фрагменту сигналу (шкали) ГС. де ГС ® А tП = A Після обміну між пунктами значеннями t1 і tB 1 може бути визначено зсув шкал часу стандартів у пунктах A DT AB = -DTBA = DT A - ГС - DTВ -ГС º t1 - t B - Dt A - B , 1 П де Dt A -B = t ГС® А - t ГѮ - різниця часу поП П П ширення радіохвиль від ГС до пунктів. Загальна похибка вимірювання зсуву шкал часу цим способом визначається: співвідношеннями сигнал/завада у пунктах; похибкою визначення Dt A -B ; стабільністю затримки сигналів в приймаП льних пристроях у п унктах. Всі ці складові загальної похибки значно менші, ніж при використанні сигналів СРНС. Більша оперативність заявленого способу обумовлена тим, що вимірювання зсуву шкал часу можна здійснювати безперервно, на відзнаку від використання сигналів СРНС, де вимірювання здійснюються тільки в період проходу ШСЗ над серединою розташування пунктів А і В. Завадостійкість заявленого способу забезпечується більшим, ніж у СРНС, рівнем енергії сигналів ГС і вузькими діаграмами спрямованості антен у пунктах і в ГС. Безперервне вимірювання зсуву шкал часу дозволяє одержати функцію DT(t), що дає можливість розрахувати відносну нестабільність станда [ ] A -B (t ) d DT A - B ( t ) , ртів за частотою Df = f0 dt де f0 - номінальне значення частоти стандартів. Загальна похибка вимірювання нестабільність стандартів за частотою цим способом визначаєть 5 38167 ся: співвідношеннями сигнал/завада у пунктах; A -B D tП швидкістю змінення ; стабільністю похідної затримки сигналів в приймальних пристроях у пунктах. Всі ці складові загальної похибки також значно менші, ніж при використанні сигналів СРНС, тобто цей спосіб дає можливість здійснювати звіряння просторо рознесених еталонів та стандартів з більш високою точністю. Структурна схема пристрою, який реалізує заявлений спосіб взаємної синхронізації просторово рознесених у пункти А, В стандартів на прикладі використання телевізійних сигналів геостаціонарного супутника зображена на Фіг.4. У пунктах синхронізації встановлюється апаратура для прийому телевізійних сигналів однієї й тієї ж програми одного і того ж самого супутника, виділяється заздалегідь обговорена подія й виміряються інтервал часу між ним і власною шкалою часу, яке вимірюється і періодично передається із провідного (пункт А) у ведені пункти по інформаційному каналу. В пунктах проводяться виміри затримок між моментами прийому вибраних подій і 6 характерних крапок власних шкал часу. Маючи інформацію про значення цієї затримки в провідному пункті легко зробити корекцію ходу власної шкали за критерієм мінімуму різниці ходу веденої й провідної шкал. При наявності в спектрі телевізійних сигналів залишку несучої можлива реалізація запропонованого методу шляхом компарування частот прийнятого із супутника й сформованого із власної шкали сигналів з наступною передачею інформації про різницю їхніх значень у ведені пункти для наступної корекції ходу їхніх шкал. Таким чином запропонований спосіб дозволяє здійснювати незалежно від супутникових радіонавігаційних систем звірення просторо-рознесених еталонів та стандартів й частоти з більшою точністю, оперативністю та завадостійкістю. При цьому належність та призначення супутників, особливої ваги не мають, а це робить систему звірення/синхронізації автономною, надійною, пасивною і, як наслідок, функціонально схованою. 7 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 38167 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601