CC BY
38Решетнеескцие чтения. 2015
УДК 53.082
ОЦЕНКА МЕТОДОВ СИНХРОНИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО РАЗНЕСЕННЫХ СТАНДАРТОВ ЧАСТОТЫ И ВРЕМЕНИ
В. М. Владимиров, Р. Д. Маликов, Ю. В. Казакова
ООО «НПФ «Электрон» Российская Федерация, 660036, Красноярск, Академгородок, 50 E-mail: Yuliya834835@mail.ru
Приведена оценка методов синхронизации пространственно разнесенных квантовых водородных стандартов частоты и времени, представлены достоинства и недостатки существующих методов.
Ключевые слова: методы синхронизации, пространственно разнесенные часы, шкала времени, беззапросные измерительные технологии, космический аппарат.
EVALUATION METHODS OF SYNCHRONIZATION OF SPATIALLY SPACED FREQUENCY STANDARDS AND TIME
V. M. Vladimirov, R. D. Malikov, Y. V. Kazakova
LLK «RPK «Electron» 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation E-mail: Yuliya834835@mail.ru
The article describes the assessment methods to synchronize spatially spaced hydrogen quantum frequency standards and time, it presents the advantages and disadvantages of existing methods.
Keywords: synchronization methods, spatial-spaced clock time scale, no-request measuring technology, spacecraft.
Синхронизация пространственно разнесенных часов является важной задачей координатно-временного обеспечения (КВО), в том числе осуществляющей функционирование спутниковой навигационной системы (СНС) «ГЛОНАСС». Это порождается требованием высокой согласованности расхождений моментов шкал часов беззапросной измерительной системы (БИС), применяемых для формирования эфемеридно-временного обеспечения (ЭВО) «ГЛОНАСС» на основе беззапросных технологий траекторных измерений.
Согласно [1], синхронизация пространственно разнесенных часов сводится к последовательности действий, в результате которых моменты шкал времени указанных часов оказываются согласованными.
Существующие методы сравнения шкал времени часов могут быть объединены в три группы [2; 3]:
1) методы прямой передачи потребителю момента шкал времени часов. Точность синхронизации этими методами зависит от характеристик канала связи и от уровней влияющих факторов;
2) дифференциальные методы, более точные по сравнению с методами первой группы, предполагают прием в пунктах синхронизации сигналов от «третьих» часов и обмен информацией о результатах приема между этими пунктами. Результаты синхронизации в этом случае зависят от неодинаковости условий прохождения синхронизируемого сигнала по радиотрассам;
3) дуплексные методы [3], наиболее точные, используют прямую передачу с помощью специальной аппаратуры синхронизируемого сигнала от одного пункта синхронизации к другому и переизлучение
этого сигнала в обратном направлении. Точность синхронизации в этом случае не зависит от характеристик канала связи.
Рассматривают три метода синхронизации по сигналам космической навигационной системы «ГЛОНАСС» [4].
Первый метод является примером метода прямой передачи и предполагает использование одного приемника сигналов космического аппарата (КА), по которым потребитель определяет расхождение собственной шкалы и шкалы времени КА. Достоинства метода следующие: глобальная рабочая зона, работа только в режиме приёма, отсутствие в необходимости в дополнительных данных, сравнительно дешёвая аппаратура потребителей, возможность обслуживания неограниченного числа потребителей. Погрешность метода (при использовании С/А-кода) оценивается в 100 нс.
Второй метод предполагает сравнение показаний часов в двух разнесённых пунктах земной поверхности путем последовательного наблюдения за часами одних и тех же КА. При использовании этого метода погрешности, связанные с прогнозированием ухода бортовой шкалы времени КА, уменьшаются. Недостатком метода является необходимость обмена данными между пунктами и, следовательно, необходимость организации дополнительных линий связи, что может ограничить число потребителей [4]. Этот метод позволяет осуществить привязку шкал времени двух пунктов с погрешностью 10-50 нс (в зависимости от их взаимного расположения).
Системы управления, космическая навигация и связь
Третий метод является примером дифференциального метода и основан на одновременном приеме сигналов одного и того же КА в двух пространственно разнесенных пунктах А и В, причем в каждом пункте регистрируется местное время прихода этого сигнала. При одновременном приеме сигнала одного КА в двух пунктах на погрешность определения шкал времени оказывает влияние не погрешность вычисления дальности от отдельных пунктов, а разность двух погрешностей определения дальности, и большая часть общих погрешностей исключается.
Таким образом, третий метод дает возможность при использовании достаточно простой приемной аппаратуры при измерении расхождения шкал времени двух приемных пунктов А и В получить погрешность не более 10 нс. Однако для реализации метода необходим обмен информацией между пунктами А и В. При более точной информации об эфемеридах и характеристиках задержки сигнала на трассе распространения предельная погрешность для данного метода составит 1нс [4].
Примером использования дуплексного метода является способ, основанный на использовании дуплексного метода связи через геостационарный ИСЗ-ретранслятор [5]. Его точность в основном зависит от параметров бортового ретранслятора, применяемого типа сигнала и техники измерения временных интервалов.
В результате корреляционной обработки пар записей одного и того же шумового широкополосного сигнала происходит подавление флуктуационных эффектов атмосферы, что позволяет определять временную задержку с внутренней точностью до 0,1 нс [5].
Основным критерием качества методов синхронизации является погрешность измерения сдвига шкал. Сопоставление методов синхронизации по точности возможно только при идентичных методиках расчета погрешностей (интервалы накопления результатов измерений, алгоритмы статистической обработки). В зависимости от погрешностей различают методы синхронизации высокой, средней и низкой точности. Общими для всех методов сравнения источниками погрешностей являются: нестабильность и невзаимность задержки сигналов в канале; нестабильность аппаратурных задержек; внутренние шумы и помехи
канала связи; динамика измеряемой величины из-за нестабильности стандартов. Каждый из методов имеет и специфические источники погрешностей, обусловленные особенностями канала, алгоритмами сравнения, аппаратурной реализацией, релятивистскими эффектами и др.
Библиографические ссылки
1. Толстиков А. С. Алгоритмы синхронизации пространственно разнесенных часов по сигналам спутниковых навигационных систем // Метрология: приложение к журналу «Измерительная техника». 2009. № 9. С. 25-35.
2. ГОСТ 8.567-99. Измерение времени и частоты. Термины и определения. Введ. 01.01.2001.2001. М. : Изд-во стандартов, 2001. 11 с.
3. Новиков И. А., Рабкин В. С., Филатченков С. В., Шебанов А. А., Шебшаевич В. С. Использование спутниковой радионавигационной системы NAVSTAR для синхронизации шкал времени // Зарубежная радиоэлектроника. 1987. № 11. С. 3-15.
4. Серапинас Б. Б. Глобальные системы позиционирования. М. : ИКФ «Каталог», 2002. 106 с.
5. Губанов В. С., Финкельштейн А. М., Фридман П. А. Введение в радиоастрометрию. М. : Наука, 1983. С. 114-119, 217.
References
1. Tolstikov A. S. The synchronization algorithms spatially separated clocks on signals of satellite navigation systems. // «Metrology», Annex to the magazine «Measuring techniques». 2009. no. 9. p. 25-35.
2. State standard 8.567-99. he measurement of time and frequency. Terms and definitions. Introduced 01.01.2001.2001. M. : Publishing standards, 2001. p. 11.
3. Novikov I. A., Rabkin V. S., Filatenkov S. V., Shebanov A. A., Shebshaevich V. S. The use of satellite radionavigation system NAVSTAR to synchronize time scales «Foreign electronics», no. 11, 1987. p. 3-15.
4. Serapinas B. B. Global positioning system, Moscow: «Catalog», 2002, p. 106.
5. Gubanov V. S. Finkelstein A. M., Friedman P. A. Introduction to radioastrometry. Moscow. Science, 1983, p. 114-119, 217.
© Владимиров В. М., Маликов Р. Д., Казакова Ю. В., 2015
УДК 62-523.2
СОЗДАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ БЕСКОЛЛЕКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК СТАТОРА
С. С. Ефимов
Московский физико-технический институт (государственный университет) Российская Федерация, 141700, г. Долгопрудный, Институтский пер., 9 E-mail: efimov.ss@phystech.edu
Построена параметрическая модель многополюсного синхронного двигателя с постоянным магнитом. Получены оптимальные схемы соединения обмоток для различных типов управления.
Ключевые слова: управляющий двигатель-маховик, бесколлекорный двигатель, параметрическая модель, оптимальная схема соединения, векторное управление.
