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时间还能再准一点吗?

1705    2021-12-23    发布者:中国测试杂志社    来源:NIST 翻译:中国测试新闻中心

NIST工作人员使用图中设备来比较通过光纤进行传输的时间信号,这是一种发播高精度NIST时间标准的新方法。当测试光纤的大线轴(330 m)插入两点之间的链路时,延迟和稳定性的变化几乎可以忽略不计,这表明时间信号实际上不受距离的影响。信号通过单股光纤向两个方向传播,因此可以比较往返和单向延迟。

一份来自美国国家标准与技术研究院(NIST)的最新报告指出,政府应大力支持光纤和无线电精准授时系统的研发,这也是支持全球定位系统(GPS)和相关基础设施发展的重要举措。社会经济的发展与人们日常生产生活的方方面面都依赖于精准授时。例如,精确的时间对于通信网络、电网、股票市场等都十分重要。

该研究项目的部分资金由美国国土安全部提供,该部委托NIST研究和评估向公共与私营部门发播世界标准时间(UTC)的方法,并希望这种授时方法可以达到足够的精度,以满足核心基础设施用户的需求。

这项研究的核心议题之一是需要找到全球定位系统和其他全球导航卫星系统(GNSS)定时信号的替代方案,因为这些信号极易受到外部干扰。此前一份由NIST发起的报告估计,每天由GPS定位、导航和授时服务误差所造成的经济损失约10亿美元。

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作为美国民用时间标准的长期保存者,NIST的工作人员设想了一种弹性架构,将现有的系统与新提出的内容结合起来,用于生成和发播NIST版本的世界标准时间。报告指出,弹性架构的全面开发需要NIST、行业伙伴及其他社会组织的共同努力。

NIST授时小组负责人Michael Lombardi表示:“我们正在努力寻找新的方法支持非GPS时序参考的关键基础设施系统,这是一项涉及我们整个团队的、持续的、多方面的努力。它着重于通过加强UTC(NIST)的时间尺度改善我们确认时间的方式,使其更加准确。与此同时,我们正在努力尝试通过光纤和地球同步卫星发播UTC(NIST)。”

该报告提出以下建议:

1、增强科罗拉多州博尔德市的NIST主时标(原子钟的集合),以及科罗拉多州柯林斯堡市和马里兰州盖瑟斯堡市的NIST副时标的能力。可通过增加时钟数量或提高时钟的性能与发播能力实现这一点。

2、探索NIST双向高精度时间频率传输卫星的其他用途,尝试能否通过额外的研究以降低地面站点成本,同时增加站点部署。

3、进一步研究使用光纤进行时间发播,以确定将其集成到商用网络的最佳方式。重点关注其扩展能力,送达至足够多的用户,以满足关键基础设施用户的需求。

4、鼓励钟表厂商研发能够在多个参考时标、多个信号源和多个网络校正源之间自动切换的时钟,以实现真正的安全冗余。

5、实施现代化改造NIST无线电台WWVB,使其更稳定,并鼓励GNSS时钟制造商使用稳定的WWVB信号作为频率源。

6、提高GPS时钟在GPS中断期间保持稳定工作的能力。可通过接收来自无线电台WWVB、WWV和WWVH或其他网络时间服务广播的NIST时间码,以此检测和规避错误信号。

7、考虑通过间接来源(包括公共与私人方式)分配NIST时间码,例如使用铱星卫星的时间和定位服务,以及恢复已停用的eLoran无线电导航服务。




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