时间传递频率、溯源与共享平台
“时间”是目前准确度最高、应用最广的物理量,是描绘物体行为的基本量;时间单位“秒”是国际单位制7个基本单位中最基础也是最重要的一个。时间在日常生活、科研、航空航天、国家经济、国防建设和其他不同领域中都有着十分重要的意义。尤其是在信息化时代,高精度时间频率已经成为一个国家科技、经济、政治、军事和社会生活中至关重要的一个参量。时间的应用范围已经渗透到从基础研究领域(天文学、地球动力学、物理学等)到工程技术领域(信息传递、电力输配、深空跟踪、空间旅行、导航定位、地震监测、计量测试等),以及关系到国计民生的国家诸多重要部门和领域(交通运输、金融证券、邮电通信等)的各个方面,几乎无所不及。时间频率研究方面,我国自主研发的铯原子喷泉钟以及北斗导航系统,各项性能技术指标在国际上处于领先地位。
目前国内外通用的时间频率传递系统采用的方法一般有三种,即光纤传递、卫星双向法、GNSS共视法。其中GNSS共视法通过消除卫星钟差、明显减弱卫星的轨道误差以及大气折射误差的影响,将时间比对误差控制在几纳秒到数十纳秒以内。GNSS共视法凭借其成本低、准确度高、无距离限制等优点,得到广泛应用。
多个计量技术机构、高精密仪器科研单位、GNSS终端研究机构以及通信、交通等行业相关机构都使用了不同等级的时间频率标准,其使用者需要通过与溯源至更高精度的标准源进行时间频率比对,保持原子钟的准确运行,这样就产生了对这些时间频率标准溯源校准的问题。通常情况下,时间频率标准如需校准,需要将待校准的时间频率标准设备和校准用时间频率标准设备置于同一实验室,经直接比对法比对后得到校准结果。而在这些时间频率标准中,大部分为不适合或不能运输移动的设备,因此基于远程时间频率传递的溯源方法应运而生,它可以在不移动时间频率标准设备的情况下对时间频率标准进行远程校准完成溯源,既节省了时间频率标准设备运输所需的人力、时间和费用,又避免了时间频率标准设备在运输途中所可能遭受的额外损失和风险。此外,随着高精密时间频率在各行业越来越广泛和深入的应用,其实时性要求越来越高。因此远程时间频率实时溯源变得尤为重要。
浙江省计量科学研究院守时实验室正是基于GNSS共视法实现时间频率的远程校准。建立了原子时计量标准溯源系统、发布系统、显示及辅助系统,与中国计量科学研究院国家时间基准的时差保持在10纳秒以内。将为科学研究、航空航天、导航通信、电力、金融、公安消防医疗、交通、等行业提供准确可靠的时间频率量值传递、溯源服务。