Особенности измерения, хранения и воспроизведения времени

Процесс управления космическими аппаратами требует при­вязки с высокой точностью к временной шкале всех операций это­го процесса: передачи командно-программной информации на борт аппарата, телеметрической информации с борта КА, определения параметров положения и движения объекта (траекторией информа­ции). Задача усложняется тем, что перечисленные операции осу­ществляются в различные моменты времени и в различных точках пространства.

Последнее определено пространственным разнесением элемен­тов радиотехнического комплекса управления. Следует также иметь в виду и то обстоятельство, что из параметров траектории космического аппарата три непосредственно являются "временными" параметрами: t - момент прохождения перигея, Т - период обращения и текущее время t . Широкий круг задач (выбор единиц измерения времени, непрерывное счисление времени, сравнение с единицей времени наблюдаемого временного интервала) решается с помощью средств системы единого времени (СЕВ).

Для измерения времени, его хранения и доведения до потребителя требуется создать единицу измерения и создать устройство, с помощью которого можно сравнивать единицу измерения с измеряемым интервалом.

Различают звездные и солнечные системы счисления времени. Точность определения астрономических временных единиц определяется интервалом на­блюдения. Так, для обеспечения солнечного времени с относитель­ной погрешностью 1-10^-10 требуется обработка результатов астрономических наблюдений за один год.

В связи с возросшими требованиями к точности воспроизведе­ния единицы времени были использованы датчики высокостабильных периодических электрических процессов. В качестве таких эле­ментов первоначально использовались кварцевые генераторы, а затем и атомные датчики. В последнем случае относительная погрешность была снижена до величины I l0^-13- I-I0^-14.

Таким образом, при создании единой шкалы времени решаются следующие задачи:

- формирование единиц времени с помощью стандартов;

- сличение стандартов с эталонами времени;

- хранение времени между этапами сверки (калибровки);

- доведение времени до потребителей.

Рассмотрим общие принципы построения стандартов времени.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СТАНДАРТОВ ВРЕМЕНИ

Структурная схема стандарта времени изображена на рис.14.6. Основным элементом стандарта является датчик стабильных ко­лебаний (ДСК) - стабилизированный кварцевый генератор, молеку ярный генератор и т.п.

Рис 14.6

Используются делители частоты Д. Согласование начала шкал требует временного сдвига форми­руемой шкалы относительно эталонной. Это обеспечивается управ­ляемыми фазовращателями Ф_i,. Наличие несколь­ких фазовращателей обеспечивает введение различных по вели­чине фазовых (т.е. временных) сдвигов. СП- устройство системы подстройки. УУ-устройство управления. Используются одновременно несколько временных шкал. Эта операция выполняются формирователем временной шкалы (ФВШ).

Операция выравнивания формируемых единиц времени и эталон­ных выполняется путем сопоставления в управляющем устройстве (УУ) и последующего сведения частоты датчика стабильных коле­баний с частотой времязадающего процесса от эталона времени. Для подстройки частоты ДСН используется система подстройки (СП), на которую подается от устройства управления сигнал рассогла­сования.

Следует отметить, что обеспечение высокой стабильности ко­лебаний ДСК достигается целым рядом специальных мер: виброизо­ляцией, многократным термостатированием, стабилизацией источ­ников питания и т.д. Применение в этих условиях методов под­стройки частоты, предусматривающих изменение параметров схемы ДСК, нецелесообразно. Поэтому чаще в таких устройствах измене­ние частоты колебаний достигается путем параметрического пре­образования частоты задающего генератора ДСК, имеющего фикси­рованную настройку.

Как правило, в стандарте времени предусматривается резер­вирование наиболее важных элементов. При этом контроль их работоспособности осуществляется устройством управления.

МЕТОДЫ СОГЛАСОВАНИЯ ШКАЛ ВРЕМЕНИ

Решение проблемы создания единой шкалы пруени в масштабах всего комплекса управления требует жестко-согласования стандартов времени в любых точках пространства заданные моменты времени. Эта задача решается с использованием специальных средств синхронизации, обеспечивающих синхро­низацию разнесенных ведущих и калибруемых (ведомых) стандартов времени. Совокупность ведущих и ведомых стандартов, а также средств синхронизации образует аппаратурную основу системы единого времени. Структурная схема СЕВ показана на рис.14.7.

Рис.14.7

Система единого времени строится по иерархическому принипу: ведомые стандарты стандарты "подчинены" ведущим. Главный ведущий стандарт калибруется по меткам от эталона времени. По главномуведущему стандарту с помощью средств синхронизации осуществляется согласование временных шкал, формируемых промежуточными стандартами времени. Эти стандарты могут использоваться непосредственно потребителями или могут выполнять роль ведущих стандартов для оконечных ведомых в интервалах времени между сверки с главным ведущим стандартом. Для передачи сигналов синхронизации используют радиоканалы различных диапазонов волн. Бортовая и наземная шкалы периодически сравниваются с эталоном времени.

9