4.4 Синхронизация с использованием спутниковых каналов связи

Результаты первых экспериментов по синхронизация с использованием спутниковых каналов связи опубликованы в работах [77-84].

Достоинствами данного метода являются глобальная зона охвата, возможность синхронизации пунктов в труднодоступных северных и горных районах, высокая точность. Недостатки метода – активный режим и относительно высокая стоимость.

В работе [80] приведены результаты синхронизации рубидиевых стандартов через геостационарные спутники ATS-1 и ATS-3 станций слежения НАСА на территории США в 1971г. Использовался встречный (дуплексный) алгоритм. Контроль полученных результатов с помощью ПКЧ позволил оценить погрешность величиной 50 нс.

С 1989г. в Институте прикладной астрономии (ИПА) РАН ведутся работы по созданию и исследованию системы синхронизации удаленных эталонов времени интерферометрического комплекса “КВАЗАР” по спутниковым каналам [81-83]. Система построена на основе одновременной встречной передачи сигналов времени через спутниковый ретранслятор (встречный алгоритм) [82].

В качестве сигнала передачи шкал времени в описываемой системе используется шумоподобный сигнал, основу которого составляют псевдослучайные последовательности максимальной длины, обладающие хорошими корреляционными свойствами.

Погрешность синхронизации составила 2нс и определялась погрешностями калибровки аппаратуры и вычисления релятивисткой поправки, а также погрешностями обмена результатами по спутниковому каналу связи. Разность полученных результатов и данных системы ГЛОНАСС находилась в пределах погрешности последней. Таким образом можно считать, что разработанная система синхронизации является не менее точной, чем система ГЛОНАСС. В ходе работ был предложен новый сигнал, позволяющий повысить точность синхронизации при тех же энергетических параметрах канала связи, а также модификация встречного алгоритма, позволяющая существенно повысить оперативность синхронизации и вычислить разность шкал времени в режиме реального времени без использования дополнительного канала передачи данных между станциями синхронизации.

В ходе экспериментов с нулевой базой погрешность передачи шкалы времени составила 1нс, сравнение результатов синхронизации с данными системы ГЛОНАСС в ходе экспериментов на базе 2100км показало расхождение результатов от 5 до 25нс.

Проведённые в ИПА экспериментальные исследования показали принципиальную возможность достижения синхронизации с погрешностью менее 1 нс при использовании активных алгоритмов в спутниковых каналах.

Наиболее точным вариантом применения ИСЗ для синхронизации является метод LASSO (Laser Synchronization from Stationary Orbit), в котором используются импульсы лазерного излучения. Потенциальная погрешность метода составляет менее 0,1 нс [84].

4.5 Телевизионный метод синхронизации

Для регулярных передач телевизионного вещания на большие расстояния используют каналы радиорелейных линий (РРЛ) и междугородних кабельных линий (МКЛ). Такие каналы характеризуются широкой полосой пропускания, значением отражения сигнал/шум равным 50 дБ, высокой стабильностью параметров аппаратуры и тракта передачи. Это обеспечивает относительное постоянство времени прохождения сигналов ТВ на дальние расстояния и возможность непосредственного измерения времени прохождения сигналов, что позволяет использовать ТВ каналы для передачи сигналов времени и частоты [1, 3, 85, 86].

Основными дестабилизирующими факторами существующих трактов передачи телевизионных сигналов являются:

• погрешность регистрации или измерения интервалов времени между сигналами местной ШВ и принятым сигналом, которая определяется змерителя интервалов времени и составляет примерно 0,02 мкс;

• нестабильность приемной аппаратуры пункта приема, которая составляет примерно 0,06 мкс;

• погрешность определения времени прохождения сигналов до антенны приемных пунктов, примерно 0,01 мкс;

• изменение временного положения сигналов при прохождении по тракту РРЛ, которое составляет примерно 0,05хN мкс, где N - число ретрансляционных пунктов РРЛ;

• нестабильность задержки аппаратуры телевизионных центров, примерно 0,4 мкс.

Экспериментально установлено, что суммарная погрешность привязки ШВ по сигналам телевидения для наземных трасс протяженностью до 3000 км не превышает 1 мкс. Но при этом не исключены грубые ошибки привязки в случае неизвестных для потребителя переключений каналов РРЛ или при их ремонте. При внутригородской привязке ШВ по сигналам телевидения погрешность составляет примерно 0,01 мкс.

Ранее в СССР, а сейчас в России через I телевизионную программу (Останкино) ведутся передачи эталонных сигналов частоты (ЭСЧ), эталонных сигналов времени (ЭСВ) и кодовых сигналов текущих значений времени (ТЗВ). Эти сигналы передаются в шестой строке каждого нечетного поля.

При разработке средств передачи частотно–временной информации в ГСВЧ Украины учтено, что собственных специализированных радиостанций и космических радионавигационных систем Украина не имеет и в ближайшее время иметь не будет. Поэтому для большинства потребителей наиболее пригодным средством передачи частотно–временной информации выбрана система телевидения (каналы УТ–1 и УТ–2) [10]. Аппаратура для передачи телевизионных сигналов времени и частоты в Украине разработана в НИИРИ (для передающих центров), а также в ГНПО “Метрология и в Метрологическом центре военных эталонов (аппаратура потребителей).