Видеодневник инноваций
Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США Военная ипотека условия
Баннер
Диагностика БРЭО

Линейка комплексов
для диагностики
БРЭО

Поиск на сайте

Главная / Ссылки / Организации / Комитет космической морской навигации и океанографии Федерации Космонавтики РФ

Публикации: "Навигация сверяет время по пульсарам"

Устав
Публикации
E-mail


Доктор технических наук Лобойко Борис Иванович,
Кандидат технических наук Макода Виталий Сергеевич



Санкт-Петербург
1997 год

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

ЛОБОЙКО БОРИС ИВАНОВИЧ, старший научный сотрудник Государственного научно-исследовательского навигационно-гидрографического института МО РФ (ГНИНГИ), в 1968 г. окончил Высшее Военно-Морское училище радиоэлектроники (ВВМУРЭ) им. А.С. Попова, капитан 1 ранга запаса, доктор технических наук, старший научный, сотрудник, специализация - радиосвязь.

ЛОБОЙКО Б.И.

В монографии на основе краткого анализа существующих способов формирования временных шкал, перспектив повышения их метрологического уровня изложены методологические основы формирования высокоточных временных шкал нетрадиционным способом, путем использования для этих целей высокостабильного импульсного радиоизлучения галактических источников-пульсаров. Показана перспективность этих шкал для создания единой системы координатно-временного обеспечения.


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВРЕМЯ. СИНХРОНИЗАЦИЯ ШКАЛ ВРЕМЕНИ

1.1.Историческая справка
1.2.Представления о пространстве и времени в механике Ньютона и специальной теории относительности
1.3.Метрологические основы измерения времени, формирование шкал времени
1.4.Состояние метрологического уровня служб времени и частоты, перспективы развития
1.5.Функционирование частотно-временного контура в космических навигационных системах
1.6.Методология сверки и коррекции временных шкал в космических навигационных системах и перспективы развития
1.6.1. Средства и методы сличения и коррекции шкал времени и частоты
1.7.Концепция системы Единого радионавигационного поля. Требования, предъявляемые к точности синхронизации наземных РНС

ГЛАВА 2. ПУЛЬСАРЫ - ГАЛАКТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ВЫСОКОСТАБИЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

2.1.Средний профиль пульсара
2.2.Особенности распространения импульсного радиоизлучения пульсаров
2.3.Обоснование оптимальной полосы приема радиоизлучения пульсаров
2.4.Методы приема импульсного радиоизлучения пульсаров, преимущества и недостатки
2.4.1.Додетекторный и последетекторный методы компенсации дисперсии
2.4.2.Сопровождение импульсов по частоте

ГЛАВА 3. ПУЛЬСАРНАЯ ШКАЛА ВРЕМЕНИ

3.1.Метрологические основы формирования пульсарной шкалы времени
3.2.Особенности пульсарной шкалы времени
3.3.Разработка способов формирования высокоточной групповой пульсарной шкалы времени
3.4.Обоснование и методическая разработка принципов синхронизации шкал времени по сигналам пульсаров

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ВЫСОКОТОЧНОЙ ВРЕМЕННОЙ ПОВЯЗКИ СИНХРОНИЗИРУЮЩЕГО ИМПУЛЬСА ПУЛЬСАРА

4.1.Оценка погрешности выработки временной информации при приеме сигналов пульсаров
4.2.Погрешности определения времени прихода импульсов
4.3.Обоснование и выбор “рабочих” пульсаров для формирования высокоточных шкал времени
4.4.Автономная синхронизация бортовых шкал времени навигационных космических аппаратов. Схемы синхронизации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2


ВВЕДЕНИЕ

Исторически сложилось так, что в основу измерения времени было положено вращение Земли вокруг оси. Столетиями создавалась теория вращения Земли, совершенствовались инструменты для астрономических определений времени, была утверждена, ранее повсеместно принятая единица измерения времени - средние солнечные сутки.

Хотя уже в XVIII в. было ясно, что период вращения Земли изменяется, только в последние годы возникла потребность в установлении более постоянной единицы времени, чем средние сутки. В соответствии с требованиями единица времени была улучшена введением новой единицы измерения - эфемеридных суток, определяемых как часть тропического года. Однако при практической реализации значение этой единицы получают со значительными погрешностями.

Рациональное решение задачи установления единицы измерения времени, постоянство и воспроизводимость которой отвечает современным требованиям точности, метрологами было найдено в процессах микромира.

Молекулы и атомы некоторых веществ в переменном электрическом поле возбуждаются и изменяют свое электрическое состояние на резонансной частоте, свойственной только молекулам или атомам данного вещества, чрезвычайно слабо зависят от условий возбуждения. Основанные на данном принципе атомные эталоны частоты обладают высокой воспроизводимостью, благодаря чему возникла возможность установления новой единицы времени - атомной секунды.

Вращающаяся Земля является как бы часами, которые вне зависимости от деятельности человека непрерывно воспроизводят астрономическую систему счисления времени. Наблюдатель, выполняя астрономические наблюдения, только как бы снимает показания с “земных часов”. Остановка их невозможна, поэтому счет астрономического времени непрерывен и не зависит ни от каких случайностей в жизни общества. Атомное время определяется показаниями атомных часов, начало отсчета которых произвольно, а само существование зависит от воли человека. Неизменна в атомной системе счисления времени только единица измерения - атомная секунда, являющаяся физической константой. Атомное время является наилучшим приближением к абсолютному времени. Единица атомного времени - атомная секунда определяет единицу измерения частоты - герц.

Начало работ по созданию квантовых стандартов частоты относится к тому моменту; когда был создан первый квантовый стандарт частоты на основе генератора на пучке молекул аммиака, разработанного в 1954 г. Н.Г. Басовым и А.И. Прохоровым в нашей стране и Ч. Таунсом в США.

Впоследствии были сконструированы и выпущены стандарты, в которых для стабилизации частоты использовались квантовые переходы в атомах цезия, рубидия, водорода. В настоящее время продолжается их дальнейшее совершенствование и расширение областей применения.

Разработка квантовых стандартов частоты сделала возможным разработку электронных часов высокой точности - стандартов времени. В таких часах квантовый стандарт частоты играет роль опорного генератора, из сигнала которого с помощью устройства счета формируется последовательность импульсов длительностью 1 с, являющихся основной единицей шкалы времени.

В результате теоретических исследований и практических разработок сформировалась группа источников колебаний, имеющих сравнительно высокие метрологические характеристики. Эти источники получили название мер частоты, они обладают различными метрологическими и эксплуатационными характеристиками, которые и определяют области их практического использования. Меры частоты находят широкое применение в различных областях современной радиоэлектроники: радиоизмерениях, радиосвязи, радионавигации (наземной и космической), радиолокации, радиоуправлении, радиоастрономии и, в первую очередь, в радиотехнической системе единого времени в качестве устройств, формирующих и хранящих единицу измерения времени и частоты с заданной степенью точности, определяемой требованиями к характеристикам местных шкал времени.

Меры частоты в системе единого времени (СЕВ) являются основным устройством хранителя времени. Использование в СЕВ мер частоты, особенно квантовых, обеспечило длительное и надежное хранение местных шкал времени с высокой степенью точности, что явилось основой повышения точности единой шкалы времени и уменьшения экономических затрат на поддержание работоспособности системы единого времени. Повышение точности ведения шкалы времени и стабильности образцовых частот в свою очередь оказывает влияние на точность радиотехнических систем народнохозяйственного и специального назначения. Меры частоты являются основой Государственного эталона времени и частоты, обеспечивающего единство частотно-временных измерений в нашей стране.

После создания атомных стандартов времени и частоты, казалось бы, в области измерения времени человек достиг наибольшего совершенства, но, тем не менее, дальнейшее повышение точности время - частотных измерений остается острой необходимостью.

Нужды практики стимулируют непрерывное совершенствование мер частоты. Условия работы и эксплуатационные требования существенно влияют на достижимые показатели, на подход к совершенствованию мер частоты. В связи с этим совершенствование мер частоты идет в двух направлениях:

- в направлении создания мер частоты с целью их использования в эталонах частоты, требующих наивысшую достижимую точность определения частоты. Для этого направления характерны исследования, обеспечивающие в первую очередь улучшение метрологических характеристик;

- в направлении создания мер частоты с целью их использования в различных радиотехнических измерительных системах с различными условиями эксплуатации. Для второго направления, в первую очередь, характерны исследования, обеспечивающие улучшение эксплуатационных, конструктивных и экономических характеристик существующих мер частоты. При этом следует иметь в виду, что характеристики мер частоты зависят как от принципа, заложенного в конструкцию той или иной меры частоты, так и от качества их исполнения.

Высокие требования к темпу роста точности измерений времени в различных комплексных системах, тесная связь со многими техническими достижениями требуют периодической переоценки состояния высокоточных измерений времени и частоты и дальнейшего их развития, в том числе и нетрадиционными способами.

В данной работе авторы предлагают один из перспективных вариантов формирования высокоточной независимой от земных условий шкалы времени, основанной на использовании строгопериодического излучения галактических источников-пульсаров, использование ее при создании единой координатно-временной системы.


Главное за неделю