Эксперименты по синхронизации пространственно разнесённых часов на трассе сниим-сгга Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО СИНХРОНИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЁННЫХ ЧАСОВ НА ТРАССЕ СНИИМ-СГГА

Александр Сергеевич Толстяков

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доцент кафедры метрологии, стандартизации и сертификации, ФГУП «СНИИМ», 630004, г. Новосибирск, пр. Димитрова 4, начальник службы времени и частоты, e-mail: tolstikov@mail.ksn.ru

Иван Евгеньевич Макаров

Сибирский научно-исследовательский институт метрологии (ФГУП «СНИИМ»), 630004, Новосибирск, пр. Димитрова, 4, инженер 1-й категории, аспирант, тел.: (383)229-75-05, email: barmaley_82@mail.ru

Описывается серия экспериментов по синхронизации пространственно-разнесённых часов, выполняемых в рамках Федеральной Целевой Программы (ФЦП) ГЛОНАСС. Целью эксперимента является оценка погрешностей синхронизации часов на трассе СНИИМ-СГГ А. Эксперимент проводится в рамках перехода наземного комплекса управления (НКУ) ГЛОНАСС на беззапросные технологии измерений.

Ключевые слова: синхронизация часов, спутниковая навигационная система

ГЛОНАСС, псевдодальность, беззапросная измерительная станция (БИС), водородный стандарт частоты и времени.

EXPERIMENTS ON SYNCHRONIZATION OF THE SPATIALLY CARRIED CLOCKS ON LINE SNIIM-SGGA

Alexander S.Tolstikov

The Siberian state geodetic academy, 630108, Novosibirsk, Street Plahotnogo, 10, the senior lecturer of chair of metrology, standardization and certification, FGUP "SNIIM", 630004, Novosibirsk, Dimitrova 4, head of National time and frequency service, e-mail: tolstikov@mail.ksn.ru

Ivan E. Makarov

Siberian Scientific-Research Institute of Metrologie (FGUP SNIIM), Dimitrova Av., 4, Novosibirsk, 630004, the engineer of 1st category, the post-graduate student, tel. (383)229-75-05, e-mail:barmaley_82@mail.ru

A series of experiments on synchronisation of the spatially-carried clocks, carried out within the limits of the Federal Target Program (FCP) GLONASS is described. The experiment purpose is the estimation of errors of synchronisation of hours on line SNIIM-SGGA. Experiment is spent within the limits of transition of a land complex of management (NKU) GLONASS on non-request technologies of measurements.

Key words: synchronisation of clocks, satellite navigating system GLONASS, pseudo-range, non-request measuring station (BIS), the hydrogen standard of frequency and time.

В 2011 году в ФГУП "СНИИМ" и ГОУ ВПО "СГГА" при поддержке ГОУ ВПО "СФУ" (г. Красноярск) и ОАО "ИСС им. М.Ф. Решетнева" (г.

Железногорск) были проведены исследования прецизионного измерителя наклонных дальностей МРК 33, который рассматривается как прототип беззапросной измерительной станции (БИС) в системе эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС, в сравнении с высокоточными зарубежными измерителями. Анализировалось влияние проблемных факторов: проявлений многолучевости и наличия неучтенных задержек навигационного сигнала на точность измерений геометрических дальностей от навигационного спутника до антенны БИС. Исследования проводились на площадках СНИИМ и СГГА.

Важным условием в организации высокоточных траекторных измерений является применение опорной шкалы времени, согласованной с системной шкалой времени ГЛОНАСС(Т1МЕ). В качестве источника такой опорной шкалы Т(оп) для экспериментов на площадке СГГА использовался пассивный водородный стандарт частоты Ч-1006, работающий в режиме перевозимых квантовых часов (ПКЧ).

Для обеспечения экспериментов на площадке СГГА опорной шкалой времени часы на основе Ч-1006 были сведены по моменту шкалы времени и по частоте с эталонной шкалой иТС(Ыш) государственного вторичного эталона единиц времени, частоты и шкалы времени ВЭТ1-19 ГСВЧ ФГУП "СНИИМ". После сведения по параметрам часы на основе стандарта частоты Ч-1006 были перемещены на экспериментальную площадку СГГА.

По окончанию экспериментов, спустя 26 суток, часы были возвращены в СНИИМ и оценено расхождение шкал времени иТС(Ыш) - Т (оп), возникшее за время экспериментов и определены характеристики нестабильности этих часов (рис. 1).

Рис. 1. Расхождение шкал времени UTC(Nm) - T(оп) до экспериментов

В течении экспериментов на площадке СГГА синхронность шкалы T(оп) и шкалы UTC(Nm) контролировалась посредством сеансов синхронизации по методике "In common view" [1] (рис. 2).

Рис. 2. Схема проведения сеансов синхронизации часов на экспериментальных

площадках СГГА и СНИИМ

Информация о расхождении шкал времени Т(оп) (СГГА) и иТС(Ыш) (СНИИМ) выделялась из результатов дальномерных измерений Б(ґ), одновременно выполняемых в СГГА и СНИИМ по одним и тем же спутникам ГЛОНАСС с использованием компенсирующих поправок на геометрические дальности р(ис, ия). Уравнение измерений в этом случае принимает вид

7

ДО - р[ис(ґ)ип(0] = ^ ■ АТП(ґ) + ЕPk(ґ). (1)

к=1

Здесь и С (ґ) = ( Хс (ґ\ Ус (ґ) 2с (ґ) )>и П (ґ) = ( ХП (ґ) Уп (ґ)2 П (ґ) ) - векторы

координат спутников в гринвичской системе координат на момент прихода

навигационного сигнала на приемную антенну; рк(ґ),к = 1,...,7 факторы, влияющие на точность синхронизации, представляют собой соответственно: р (ґ) = с ■ АТС (ґ) - уходы бортовых часов АТС (ґ) относительно шкалы времени ЦС, р (ґ) = АВИ (ґ), р (ґ) = АВТР (ґ) - задержки навигационного сигнала в ионосферном и тропосферном слоях, выраженные в единицах длины; р ( ), р ( ) - погрешности, вызванные смещением фазовых центров передающей антенны от центра масс НС и смещением фазового центра приемной антенны аппаратуры потребителя; р6 (ґ) - погрешности вычисления вектора текущих координат НС ис по эфемеридам, р (ґ) = у(ґ) - представляют собой погрешности измерений, имеющие случайную природу.

Сравнение результатов измерений (рис. 3) Ц (), I = 1,2,3, полученных по коду С1 в СНИИМ и СГГА с учетом поправок на геометрические дальности позволило получить расхождение шкал времени иТС(Ыт) - Т (оп).

Рис. 3. Сравнение шкалы времени стандарта Ч1-1006 (Т(оп)) относительно шкалы ВЭТ 1-19 (ЦТС(Ыт)) 21.03.11 по НС ГЛОНАСС 15

Таблица

Применяемый метод синхронизации часов Нестабильность частоты синхронизируемых часов (интервал наблюдения 26 суток) СКО (с)

На момент начала эксперимента На момент окончания эксперимента

ПКЧ 1,333 -10-14 1,693 -10-15 9,059 -10-15

In common view (C-код) 1,336-10 -14 \,41\Л0-14 \,161 -10-14

В таблице приведены статистические характеристики полученных результатов синхронизации часов с использованием методов ПКЧ и методики in Common View для приемной аппаратуры Javad Legacy-E - Trimble Net-R5 по НС ГЛОНАСС по С-коду. Сравнительный анализ показывает достаточную близость результатов синхронизации с помощью ПКЧ и с применением спутниковых навигационных технологий.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Defraigne, P., and C. Bruyninx, " Time Transfer for TAI using a geodetic receiver, An Example with the Ashtech ZXII-T", GPS Solutions, 5(2), pp. 43-50, 2001.

© А.С. Толстиков, И.Е. Макаров, 2Q12