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

Реферат: Спосіб частотно-часової синхронізації просторово рознесених еталонів часу та частоти шляхом проведення одночасних вимірів величин зсуву в часі моментів прийому одного й того ж фрагменту сигналу геостаціонарного супутника відносно шкали часу еталонів у пунктах. В пунктах розміщення еталонів здійснюють запис прийнятого сигналу спільного джерела протягом стробів, початок яких дорівнює часу затримки сигналу спільного джерела до відповідного пункту. Після цього проводять обмін записаними фрагментами сигналу спільного джерела і їх взаємокореляційну обробку, що дозволяє оцінити зсув шкал еталонів по положенню максимуму взаємокореляційної функції відносно середини її тривалості, що дорівнює подвійній довжині строба. UA 77652 U (54) СПОСІБ ЧАСТОТНО-ЧАСОВОЇ СИНХРОНІЗАЦІЇ ПРОСТОРОВО РОЗНЕСЕНИХ ЕТАЛОНІВ І СТАНДАРТІВ ЧАСУ ТА ЧАСТОТИ UA 77652 U UA 77652 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до радіотехніки та метрології і призначена для частотно-часової синхронізації рознесених у просторі еталонів часу та частоти. Відомий спосіб звірення еталонів часу та частоти, заснований на стабільності часу поширення сигналів в метеорному радіоканалі, використовує випромінювання сигналу, прив'язаного до шкали часу вторинного еталону, до пункту первинного еталону та його подальшої ретрансляції у зворотному напрямку разом з сигналом, прив'язаним до шкали часу первинного еталону [Дудник B.C. и др. Использование метеорного распространения радиоволн для привязки часов пунктов службы времени и частоты. - "Измерительная техника", 1971 № 12, С. 38-42]. Для реалізації цього способу необхідно встановити радіопередавальне обладнання в пунктах. Воно потрібне для виявлення метеорного радіоканалу та передачі по ньому даних. Недоліками способу є наявність постійно діючої радіопередавальної апаратури в пунктах і недостатня оперативність, що зумовлено випадковістю появи метеорних сеансів зв'язку. Близьким за сукупністю ознак є також спосіб звірення еталонів часу та частоти з використанням сигналів супутникових радіонавігаційних систем (СРНС) GPS та ГЛОНАСС. Ці системи включають по 24 штучних супутники Землі (ШСЗ), які обертаються навколо Землі з 3 періодом T12 год. на висоті h2010 км, і забезпечують навігаційною та часовою інформацією споживачів у глобальному масштабі. На борту ШСЗ систем GPS та ГЛОНАСС встановлено -13 цезієві стандарти частоти, відносна нестабільність яких за добу складає не більш 510 . Це дозволяє забезпечити похибку синхронізації шкал часу ШСЗ відносно шкали часу системи 15 нс при введенні частотно-часових поправок два рази на добу. Для звірення у пунктах проводяться вимірювання зсуву шкал своїх еталонів відносно сигналів, прийнятих від одного із ШСЗ, та здійснюється обмін результатами вимірювань між пунктами [Гужва Ю.Г., Геворкян А.Г., Богданов ПП. , Овчинников В.В. Синхронизация часов по сигналам "ГЛОНАСС". "Радионавигация и время", 1994 № 1 (4). С. 11-14]. Цей спосіб також має свої недоліки: недостатня оперативність отримання даних, відносно мале співвідношення сигнал/завада, низька завадостійкість, залежність від стану СРНС GPS або ГЛОНАСС. Найближчим за сукупністю ознак до заявленої корисної моделі є спосіб частотно-часової синхронізації просторово рознесених еталонів і стандартів часу і частоти з використанням сигналу від загального джерела - телекомунікаційного геостаціонарного супутника, відповідно до якого проводять одночасні виміри величин зсуву в часі моментів прийому одного й того ж фрагменту сигналу геостаціонарного супутника відносно шкали часу еталонів у пунктах. [Пат. України № 38167, МПК G04G 7/00 опубл. 25.12.2008, бюл № 24]. Цей спосіб має суттєвий недолік - складність обробки та визначення однакових фрагментів сигналів загального джерела. Технічною задачею корисної моделі є використання взаємокореляційної обробки сигналів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі частотно-часової синхронізації просторово рознесених еталонів і стандартів часу та частоти, відповідно до якого проводять одночасні виміри величин зсуву в часі моментів прийому одного й того ж фрагменту сигналу геостаціонарного супутника відносно шкали часу еталонів у пунктах, згідно з корисною моделлю, в пунктах розміщення еталонів здійснюють запис прийнятого сигналу спільного джерела (наземне телебачення, УКХ-мовлення, супутникове телебачення, геостаціонарні або орбітальні супутники) протягом стробів, початок яких дорівнює часу затримки сигналу спільного джерела до відповідного пункту, після чого проводять обмін записаними фрагментами сигналу спільного джерела і їх взаємокореляційну обробку, що дозволяє оцінити зсув шкал еталонів по положенню максимуму взаємокореляційної функції відносно середини її тривалості, що дорівнює подвійній довжині строба. Взаємокореляційна обробка сигналів виконується для сигналів, що записуються у кожному із пунктів в межах спеціально сформованих стробів. Часове положення максимуму взаємокореляційної функції (ВКФ) дозволяє оцінити зсув шкал часу T(t), а шляхом диференціювання - зсув частоти f0 еталонів (f(t)=f0d[T(t)]/dt). Щоб записувати однакові фрагменти сигналу спільного джерела і зменшити кількість інформації, що передається, використовують стробуючі імпульси. Тривалість цих імпульсів еквівалентна тривалості запису сигналів. В кожному із пунктів імпульси починаються у моменти часу, які дорівнюють часу затримок сигналу спільного джерела. Фіг. 1-7 ілюструють принципи реалізації заявленого способу. Фіг. 1 відображає відносне розташування загального джерела і приймальних пунктів синхронізації А і В, а також умовно показано час затримок сигналу спільного джерела до оА оВ відповідних пунктів п і п . 1 UA 77652 U Структурна схема системи для обробки сигналів зображена на фіг. 2, де, крім очевидних, прийняті позначення:  - помножувач; АЦП - аналого-цифровий перетворювач; ВКО - пристрій, 5 що виконує взаємокореляційну обробку записаних у пунктах сигналів; Т АВ  ТВА - зсув шкал еталонів пунктів А та В. На фіг. 3 і фіг. 4 приведено осцилограми сигналу загального джерела та сигналів, прийнятих 10 АВ  0 (фіг. 3) і Т АВ  0 (фіг. 4). На осцилограмах в пунктах прийому А і В для випадків Т початки відліку часу для сигналу спільного джерела і шкали часу пункту А НА(t) умовно прийнято такими, що співпадають. Якщо знехтувати згасанням у каналі поширення радіохвиль (ПРХ), то прийняті в межах стробів сигнали у пунктах можливо записати таким чином:  ; (1) A oA oA oA sстр(t)  so (t  n ) 1 t  n )  1 t  n  cmp) ( (  , (2) oB oB OB sB (t)  so (t  T AB  n ) 1(t  n )  1(t  n  cmp) стр 15 де 1(х) - одинична функція (функція Хевісайда); стр - тривалість стробуючого імпульсу. Для обміну і обробки прийняті фрагменти спільного сигналу можна записати таким чином, щоб початок відліку часу для кожного з них співпадав із початком стробів. При цьому сигнали (1) та (2) приймуть вигляд:  ; (3) A oA sстр(t  n )  so (t) 1 t)  1 t  cmp) ( (   . (4) oB sB (t  n )  so (tB  T AB ) 1(t)  1(t  cmp) стр 20 На фіг. 5a та фіг. 6а приведені осцилограми сигналів (3) і (4) в пунктах А та В, що відповідають випадкам, наведеним на фіг. 3 і фіг. 4. Щоб оцінити зсув шкал шкали у пунктах А та В, проводиться взаємо-кореляційна обробка сигналів (3) і (4):  A oA oB s ( t  n )sB ( t  n cmp   cmp AB RBK ( )      s ( t) 1( t)  1( t  cmp) so ( t  T AB  o t max so ( t)so ( t  T AB  )dt, t min   )dt A     ) 1( t  )  1( t  cmp  ) dt   25 0,   cmp    0;  t min   , 0     cmpp,  де інтегрування відповідно. t max , (5)     cmp,   cmp    0;  0     cmpp,    cmp,   - нижня та верхня межі AB Якщо   0 , вираз (5) становить: t max t min AB RBK ()   30 so (t)so (t  )dt  R AB (), AK AB де RBK ( ) - автокореляційна функція (АКФ) сигналу спільного джерела, яка знаходиться   cmp посередні інтервалу . На фіг. 5б зображено результат взаємокореляційної обробки двох сигналів для випадку  AB  0 . Слід зазначити, що у цьому випадку у максимумі ВКФ, який відповідає =0, накопичується уся енергія сигналу спільного джерела, що попав у строби. Якщо інтервал кореляції сигналу спільного джерела значно менше тривалості строба, то у 35 AB  0) , вираз (5) становить: загальному випадку ( T AB RBK ( )  R AB (   T AB ) , AK AB де R AK (   T сигналу. AB ) - зсунута на T AB відносно середини інтервалу   cmp АКФ спільного 2 UA 77652 U AB  0 , час накопичення сигналу скорочується на Якщо T тривалість строба cmp  T T AB . Тому слід вибирати AB , а в процесі вимірювань зменшувати зсув шкал. AB На фіг. 6б і фіг. 7 зображено результати взаємокореляційної обробки для T  0 і 5 10 15 20 T AB  0 , відповідно. Таким чином, застосування запропонованого способу дозволяє використовувати сигнали спільних джерел із неповністю відомими параметрами для пасивної високоточної частотночасової синхронізації рознесених еталонів та стандартів часу і частоти. Метод є універсальним для будь-яких типів сигналів загальних джерел, включаючи псевдовипадкові. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб частотно-часової синхронізації просторово рознесених еталонів часу та частоти, відповідно до якого проводять одночасні виміри величин зсуву в часі моментів прийому одного й того ж фрагменту сигналу геостаціонарного супутника відносно шкали часу еталонів у пунктах, який відрізняється тим, що в пунктах розміщення еталонів здійснюють запис прийнятого сигналу спільного джерела (наземне телебачення, УКХ-мовлення, супутникове телебачення, геостаціонарні або орбітальні супутники) протягом стробів, початок яких дорівнює часу затримки сигналу спільного джерела до відповідного пункту, після чого проводять обмін записаними фрагментами сигналу спільного джерела і їх взаємокореляційну обробку, що дозволяє оцінити зсув шкал еталонів по положенню максимуму взаємокореляційної функції відносно середини її тривалості, що дорівнює подвійній довжині строба. 3 UA 77652 U 4 UA 77652 U 5 UA 77652 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6