北斗国际化再获突破 时间传递链路稳定度优于1纳秒

来源:科技部网站

2018-09-11 14:24

【导读】 卫星定位系统的原理决定,其定位精度与时间精度直接相关。

据科技部网站9月11日消息,在“国家质量基础的共性技术研究与应用”重点专项的支持下,我国利用自主研制的“北斗时间传递装置”,基于该时间传递链路,成功进行了从中国北京到法国巴黎的超8200公里远程时间频率传输并完成了洲际时间比对,该系统时间稳定度优于1 纳秒(ns,时间单位,一秒的十亿分之一),与GPS链路结果的吻合度优于2 纳秒。北斗链路的建立将为世界各国的国际标准时间合作开辟出新的道路,成为国际远程时间传递链路的重要组成部分,取得北斗系统国际化应用新突破。

基于上述时间传递比对结果,国际计量局与我国签订了推进北斗链路成为国际标准时间正式链路的协议,同时制定了北斗链路应用于国际标准时间计算的评估与实施路线图,标志着我国远程时间频率传递能力首次得到了国际权威机构认可。

目前,我国已与美国、俄罗斯、法国、德国、澳大利亚、阿根廷、南非等十几个国家和地区合作,利用北斗时间传递链路,完成了中国对亚洲、南美洲、北美洲、欧洲、大洋洲、非洲等6大洲超远距离的时间频率传递及性能评估。结果表明,在北斗系统有效覆盖范围内,时间传递链路性能指标与GPS链路相当,具备了成为国际标准时间正式链路的能力。

下一步,我国将在已建立的中国时间基准(准确度达到3500万年不差一秒)基础上持续开展更高准确度时间频率基准钟的研制;不断优化完善北斗时间传递方法和链路性能,积极参与国际标准时间产生;建立覆盖全国乃至亚太地区的远程时间溯源体系,保证我国及周边时间频率量值的准确统一,不断拓展时间频率在各相关领域的广泛应用。

延伸阅读:北京和巴黎,如何实现精确到小数点后9位的纳秒级时间的对比?

实际上,在科技部正式发布上述消息前,微信公众号“中国计量科学研究院”2017年8月就发布了相关测试内容。

文章称,日常生活中,大多数人都有过对表的经历,可是,在相距遥远的北京和巴黎之间,如何实现精确到小数点后9位的纳秒级时间的比对呢?

日前,由中国计量院在国际计量局(BIPM)支持下开展的北斗卫星导航系统(简称北斗)超远距离时间频率传递研究取得了重要进展。中国计量院基于自主研制的“北斗时间频率传递装置”,完成了北斗时间传递链路校准,并首次在超8200公里的欧亚链路和1000公里的欧洲内部链路实现了全视和共视两种方法的时间频率传递,稳定度达1ns,与GPS时间传递结果的吻合度优于2ns。

8000公里基线的北斗和GPS时间传递结果(时差)对比

时频传递系统是时间频率服务的重要组成部分,是链接时间频率基准到各级标准及时间频率用户之间的桥梁,也是实现时间频率计量量值溯源“扁平化”的关键因素。在传递过程中,保障时间频率的溯源性、安全性和稳定性对于高端装备制造、航空航天等领域的用户来说尤为重要,采用单向GPS授时技术溯源到GPS时间的方案已难以满足相关用户的要求。如果两方时间上差之毫厘,会给通信中的数据传输和接收造成影响。随着空间技术等的快速发展,近年来用户对时间频率传递的安全性、独立性、精密性和远距离传输性等提出了新的更高要求。

为此,从2017年1月起,中国计量院在BIPM支持下开展了欧亚链路和欧洲内部链路北斗时间传递相关实验研究。中国计量院科研人员在位于法国巴黎的BIPM完成了自主研制“北斗时间频率传递装置”的安装调试,并成功实现了基于北斗系统的“法国巴黎(BIPM)——中国北京(中国计量院)”超远距离的时间频率传递,为北斗系统走出国门、服务全球奠定了坚实基础。

中国计量院自主研制的北斗时间频率传递装置

8000多公里基线的GPS和北斗时间传递结果(时差)全视与共视比对时间稳定度(TDEV)稳定度在超过约8小时的平均时间后优于 1 ns

该研究工作受到了国际同行的高度肯定与认可。中国计量院已与法国巴黎天文台(法国国家计量院)、德国联邦物理技术研究院(德国国家计量院)等参与协调世界时(UTC)合作的主要单位达成了合作意向,将联合对基于北斗系统的“洲际、超远距离时间频率传递”进行评估,这对于扩展北斗系统海外应用有着重要意义。目前,中国计量院自主研发的北斗时间频率传递装置已在法国巴黎天文台完成了安装。

责任编辑:于文凯
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