Шкалы времени в СНС и их синхронизация

Необходимость синхронизации шкал времени в СНС обусловлена, как было показано в главе 3, самим принципом работы системы, в основе которого лежит беззапросный дальномерный метод, где все компоненты СНС должны использовать единую шкалу времени.

Ниже рассматривается последовательность синхронизации. Основной шкалой времени является системная шкала, поскольку она оказывает прямое или косвенное влияние на синхронизацию всех подсистем СНС. Для её формирования используют наиболее точные атомные эталоны времени и частоты, расположенные в наземных контрольно-измерительных станциях КИС сегмента управления. Бортовая шкала времени формируется квантовым эталоном («атомными часами») расположенным на борту НКА. К этому эталону привязываются все навигационные сигналы, излучаемые НКА. Бортовые эталоны работают в гораздо более жестких условиях и технически менее обеспечены, поэтому имеют меньшую стабильность, чем системные эталоны. Между бортовой и системной шкалой неизбежно возникает расхождение, которое измеряется и периодически устраняется наземным сегментом управления. Для определения величины ухода бортовой шкалы относительно системной наземный комплекс управления производит сверку шкал. В процессе сверки по принятым наземной станцией навигационным сигналам НКА измеряется значение времени по бортовой шкале на момент начала излучения сигнала t_Изл- В момент начала его приема наземной станцией время по бортовой шкале вычисляется, как [2]

Tбшв= tизл + Δtраспр + Δtрэ + Δtат + Δtапп .   (2.3)

Где: Δt распр - время распространения от фазового центра передающей антенны НКА до фазового центра приемной антенны измерительной станции; Δγ_рэ - уход бортовой шкалы времени из-за релятивистских эффектов, определяемый с точностью до единиц наносекунд; Δt_аг - сдвиг бортовой шкалы на величину задержек распространения в атмосфере; Δt_апп - аппаратурные и метрологические погрешности. Уход бортовой шкалы времени относительно системной определяется, как разность между вычисленным значением t_БШв и эталонным временем системы.

Обычно коррекция бортовой шкалы времени происходит эпизодически, при ее уходе относительно системной шкалы больше допустимого значения. Существует два вида коррекции. В случае обнаружения смещения временных интервалов шкал (разность фаз кодовых последовательностей) производится фазирование бортовой шкалы, позволяющее совместить шкалы с точностью до десятков наносекунд. Совместно с фазированием либо независимо от него может проводится изменение оцифровки (коррекции кода на целое число секунд).

В настоящее время все СНС управляются с ограниченных территорий и коррекцию бортовых шкал времени удается производить лишь эпизодически. Поэтому применяется прогнозирование ухода бортовой шкалы. По результатам длительных наблюдений за уходом бортовой шкалы составляется математическая модель и вычисляется систематическая составляющая ухода. Предсказание систематической составляющей позволяет загрузить в бортовую память каждого НКА соответствующие частотно-временные поправки, которые затем передаются потребителю в составе эфемеридной информации.

Наиболее нестабильной и смещенной относительно системной шкалы является шкала времени потребителя, которая формируется кварцевым генератором приемника. Шкала времени потребителя корректируется при помощи соответствующей части навигационной информации, принимаемой с НКА. Существует несколько способов синхронизации шкалы времени потребителя. В первом способе информация, принятая потребителем, используется как для расчета текущего ухода бортовой шкалы времени относительно системной, так и для привязки шкалы времени потребителя к системной шкале при нахождении временной координаты  Этот способ наиболее распространен и обеспечивает точность привязки не менее 1 мкс.

Второй способ основан на том, что потребителю в навигационном сообщении передаются метка времени НКА и частотно-временные поправки. Точность привязки в этом случае ниже и зависит от знания дальности до НКА (т.е. времени распространения сигнала Δtраспр).

Третий способ аналогичен второму, но в качестве источника информации используются дальномерные коды.

Вопросы для самоконтроля по главе 3

1.Что является основной астрономической единицей отсчета времени?

2.Что означает местное звёздное время?

3.Почему во второй половине 20 века было принято решение о переходе на неастрономическое время?

4. Что такое всемирное время ( UT)? В чем отличие всемирного координированного времени ( UTC) от всемирного времени?

5. Какое время используется в СНС? Какие шкалы времени используются в СНС, как они корректируются?

⇐ Предыдущая29303132333435363738Следующая ⇒

Поделиться: