ственного оптического волокна произвольной длины. При этом время задержки распространения сигналов в оптоволокне алгоритмически исключается из выражения для расхождения ШВ. Интервал времени, образующий мертвую зону между единичными измерениями, составляет порядка 10 мкс, что позволяет проводить многократные (с частотой до десятков килогерц) сличения в течение секундного цикла. При условии достаточной прозрачности оптоволокна, что необходимо и для других методов, это обеспечивает независимость точности синхронизации от состояния линии связи, возможность синхронизации ШВ между объектами, расположенными на значительном удалении в произвольных точках, в том числе вследствие использования темного волокна.
Таким образом, применение СОДС ШВ позволит: повысить точность синхронизации ШВ между наземными пунктами по сравнению с существующими методами в результате использования оптических сигналов, оптоэлектронных модулей, таймеров событий и генераторов с широкой полосой пропускания; обеспечить погрешность сравнения ШВ не более 100 пс; повысить надежность и оперативность сравнения ШВ вследствие применения ВОЛС; обеспечить возможность сравнения или синхронизации ШВ между объектами, расположенными на значительном удалении в произвольных точках, с одного оптического волокна произвольной длины, в том числе темного волокна, арендуемого у операторов общедоступных сетей связи.
Л и т е р а т у р а
1. Игнатенко И. Ю. и др. Формирование и передача национальной шкалы времени в ГНС ГЛОНАСС // Метрология времени и пространства: докл. 6-го Междунар. симп. Менде-леево: ВНИИФТРИ, 2013. С. 222—228.
2. Блинов И. Ю. и др. Калибровка канала дуплексных сравнений шкал времени TWSTFT между ФГУП «ВНИИФТРИ» и PTB // Труды института прикладной астрономии РАН. 2013. Вып. 27. С. 102—111.
3. Piester D. е. а. Remote atomic clock synchronization via satellites and optical fibers // Adv. Radio Sci. 2011. V. 9. P. 1—7.
4. Иванов А. В. и др. Сличения территориально удаленных эталонов времени и частоты с применением волоконно-оптических линий связи // Труды института прикладной астрономии РАН. 2012. Вып. 23. С. 131—135.
5. Садовников М. А., Федотов А. А., Шаргородский В. Д. Высокоточная односторонняя лазерная дальнометрия: состояние и перспективы применения в ГЛОНАСС // Труды института прикладной астрономии РАН. 2012. Вып. 23. С. 61—69.
6. Садовников М. А., Сумерин В. В. Беззапросные кван-тово-оптические системы контроля и передачи шкал времени ГЛОНАСС // Вестник ГЛОНАСС. 2012. № 3(7). С. 39—42.
7. Колмогоров О. В., Прохоров Д. В. Комплекс аппаратуры контроля характеристик оптического излучения и структуры сигнала // Оптика, фотоника и опто-информатика в науке и технике: Тез. докл. науч.-практ. конф. Москва, 2013. С. 54.
Дата принятия 01.10.2014 г.
681.2.088
Обеспечение единства измерений при развитии
и использовании ГЛОНАСС
О. В. ДЕНИСЕНКО, В. Н. ФЕДОТОВ, И. С. СИЛЬВЕСТРОВ, Ф. Р. СМИРНОВ, Н. Р. БАЖЕНОВ, Л. Б. ГЕРИЕВА
Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических
и радиотехнических измерений, Менделеево, Россия, e-mail: denisenko@vniiftri.ru
Рассмотрены комплексы метрологического обеспечения для развития и использования глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС) на период до 2016 г. Предложен подход к абсолютной калибровке беззапросных средств измерений, используемых для частотно-временного обеспечения этой системы, проведен эксперимент по подтверждению его правильности.
Ключевые слова: ГЛОНАСС, метрологическое обеспечение, абсолютная калибровка.
The metrological assurance complexes currently created in order to achieve the characteristics of GLONASS for the period until 2016 are considered. An approach for realization of absolute calibration of navigation equipment used for time-frequency support of GLONASS is proposed. The results of experiments to validate the correctness of the proposed approach are presented.
Key words: GLONASS, metrological assurance, measuring instruments, absolute calibration.
В федеральной целевой программе (ФЦП) [1] установлены высокие требования к погрешности определения потребителем своего местоположения в реальном времени в государственной геоцентрической системе координат при использовании космического комплекса ГЛОНАСС. Комплекс состоит из орбитальной группы навигационных космических аппаратов (НКА) и наземного комплекса управления. Задан-
ные требования к указанной погрешности обусловливают потенциальную точность, с которой потребитель принимает сигналы системы идеальным приемником, у которого отсутствуют собственные (инструментальные) погрешности измерений, а также погрешности, обусловленные средой распространения навигационных сигналов (ионосферные, тропосферные и возникающие при эффекте многолучевости).
Целевой индикатор ФЦП [1], характеризующий погрешность определения потребителем своего местоположения, к окончанию 2016 г. уменьшится более чем в два раза по сравнению с аналогичным показателем 2011 г предыдущей программы. Повышение точности системы более чем в два раза достигается при сбалансированном развитии всех составных частей, однако особое внимание уделяется обеспечению единства измерений, проводимых в ГЛОНАСС.
В статье рассмотрены радиотехнические измерения и средства измерений (СИ) ГЛОНАСС, функционирующие в беззапросном (БИС) и запросном режимах (ЗИС), СИ НКА, такие как бортовой источник навигационного сигнала, бортовая аппаратура межспутниковых измерений, бортовое синхронизирующее устройство, навигационная аппаратура потребителей (НАП). Правомочность отнесения данных средств к СИ обусловлено действием закона [2], стандартами [3, 4], другими нормативными документами. В частности, в [4] утверждена государственная поверочная схема для ко-ординатно-временных СИ, использующих сигналы глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) и их дополнений для абсолютных и (или) относительных измерений местоположения объектов и параметров, характеризующих их движение на Земле и в околоземном пространстве. В соответствии с [4] БИС принадлежат эталонам 2-го разряда, НАП — рабочим СИ.
Комплексы метрологического обеспечения ГЛОНАСС. Обеспечению единства измерений в системе посвящен ряд работ в разделе «Развитие комплекса средств метрологического обеспечения ГЛОНАСС» ФЦП [1]. В настоящее время во ВНИИФТРИ разрабатывают комплексы метрологического обеспечения ГЛОНАСС в части радиотехнических измерений в интересах достижения тактико-технических характеристик системы на 2016 г. К ним относятся:
стационарный и мобильный комплексы метрологического обеспечения средств оценки характеристик БИС и ЗИС наземного комплекса управления;
стационарный комплекс метрологического обеспечения бортовых радиотехнических средств НКА;
комплекс метрологического обеспечения НАП.
Особенности каждого из создаваемых комплексов приведены ниже.
Стационарный комплекс метрологического обеспечения средств оценки характеристик БИС и ЗИС основан на использовании высокоточного комплекта измерителя навигационных параметров по сигналам ГНСС в стационарном исполнении и квантовой оптической системы. По некоторым параметрам данный измеритель можно считать идеальным приемником. Для него по специальной методике с применением соответствующих эталонов единиц величин оценивают инструментальные погрешности измерений, учитывающиеся при приеме сигналов ГЛОНАСС и других навигационных систем. Систематическую составляющую погрешности измерений контролируют и оценивают при калибровке приемного устройства, антенны и антенного кабеля. Для этого используют прецизионный имитатор сигналов ГНСС и специальный эталон фазовых параметров антенн. Проведение измерений навигационных параметров по сигналам ГЛОНАСС и других ГНСС с высокоточной привязкой к национальной шкале координированного времени иТС ^и) является особенностью измерителя, позволяющей оценить расхождение указанной шкалы и шкалы ГЛОНАСС в абсолютном режиме, а расхождение шкал иТС ^и) и террито-
риально разнесенных эталонов единиц времени и частоты — в дифференциальном. Ниже приведены результаты, достигнутые во ВНИИФТРИ при создании данного измерителя.
Мобильный комплекс метрологического обеспечения средств оценки характеристик БИС базируется на использовании высокоточного измерителя в мобильном исполнении, отличительной особенностью которого является разработка указанного радиотехнического средства в соответствии с требованиями перевозки и функционирования в местах эксплуатации БИС. Необходимость создания мобильного измерителя появилась из-за существенной погрешности измерений методического характера, возникающей при оценке метрологических характеристик БИС удаленно, т. е. с использованием высокоточных орбит НКА и распространения измерений стационарного измерителя на измерения контролируемых средств. Иногда данная погрешность соизмерима с метрологическими характеристиками оцениваемых средств. Мобильный комплекс метрологического обеспечения имеет высокоточный рекордер навигационных сигналов ГНСС, позволяющий записывать сигналы системы в местах эксплуатации оцениваемых радиотехнических средств, воспроизводить их (формировать) и оценивать работу прецизионного измерителя навигационных параметров в стационарном исполнении. Специалистами ВНИИФТРИ разработан метод оценки точностных характеристик рекордеров навигационных сигналов ГНСС.
Стационарный комплекс метрологического обеспечения бортовых радиотехнических средств НКА основан на антенной системе, которая, в свою очередь, реализована на базе полноповоротного антенного устройства, имеющего зеркальную систему, построенную по схеме Кассегрена с диаметром рефлектора 12 м. Антенная система включает в свой состав облучатель совмещенного приема L и Ки-диапа-зонов и приемный тракт. Система обеспечивает наведение на НКА, необходимое для решения следующих задач: формирование условий для измерений канальной мощности сигналов ГЛОНАСС в частотных диапазонах L1, L2, L3, сигналов угломерного канала НКА «Глонасс-К» и сигналов зарубежных навигационных систем (GPS L1, L2, L5 и Galileo E1, E5a, E5b), а также для измерений сдвига псев
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.