高精度地基授时系统汇总及发展现状

高精度地基授时系统就是通过地面有线网络将时间和频率信号进行有效的高精度传递，地基与天基的最大区别就是一个是有线方式，一个是无线方式；地基授时相较于天基授时精度更高也更加稳定，天基授时精度容易受到环境的影响，精度稍差，但是天基授时是目前最常用也是最通用的授时方式，也是性价比较高的授时方式。

高精度授时技术概述

目前的两种授时技术分别是指天基北斗（GPS）和地基北斗的核心技术。授时精度越高，导航定位的精度也越高。目前美国的民用GPS　L1授时精度为30ns有效值，定位精度为10米，美国军用的GPS授时精度可以达到10纳秒，定位精度为2米左右，但是只提供给美国军方使用；我国北斗二代卫星信号的定时精度为50纳秒，导航定位精度达到10米；我国的地基时间频率同步设备，达到授时精度10纳秒，对应定位精度为2米。

我国为了克服天基卫星导航定位授时PNT系统存在的问题，比如受地形地物及天气状态影响，易受各种电子干扰破坏，出现故障维护比较困难，实现把天空GPS北斗卫星信号搬到地面，做到“天地互补”，俄罗斯、美国、日本和欧盟等国家地区，多年前就开始地基授时技术的研发，与之相比，我国的授时技术较为落后。因此，我国也在：国发[2013]8号文件中明确指出：“适时启动新一代授时系统建设，支撑超精密时间频率技术开发，逐步形成高精度卫星授时系统和高精度地基授时系统共同发展的格局。”由此可见，开展我国自己的地基授时技术研究，早日建成地基授时系统的意义和责任一样重大。

高精度地基授时系统选址

我国地基授时系统的主要功能是通过各种手段发播标准统一的时间频率信号，全方位支撑国民经济和国防建设。经过我国国家授时中心确定，地基授时系统在巴州地区落地，基地的建设选址位于库尔勒市包头湖，这里非常适合建立地基授时系统。

地基授时系统现状：

由某单位研制的：“地基高精度光纤授时系统”授时精度为10纳秒；对数千公里光纤传递授时精度小于10纳秒、零时延，这为我国的地基高精度授时系统的建设开了一个好头。

地基高精度光纤授时系统专利介绍

一种基于地面光纤网络的地面北斗高精度授时系统，其特征在于：该系统包括设定零级、一级、二级和三级共四个层级光纤网，采用级别校准机制保持各个层级光纤网的时钟同步，采用单纤双向校准方法实现各层级光纤网的时钟同步，其中，零级光纤网为多方形栅格节点网，至少包括二个以上的栅格节点，两两栅格节点之间至少设置有三条路由，其中，一条为常通路由，另外二条为备用路由。

所述栅格节点为系统授时中心，其中，至少一个授时中心设置有精度为600万年差1秒的铯原子钟，至少一个授时中心设置有精度为1500万年差1秒的高等级铯原子钟，且每秒脉冲1PPS与UTC比对相对时间漂移累积≤0.5ns／天；零级光纤网以各个栅格节点的平均时刻作为授时基准；一级光纤网为环状、树状或蜂窝状栅格节点网，两两栅格节点之间至少设置有三条路由，其中，一条为常通路由，另外二条为备用路由；并且，一级光纤网至少有三条路由与零级光纤网相连接，其中，一条为正常通道主用路由，另外二条为备用路由。

一级光纤网的栅格节点均设置有铯原子钟或氢原子钟，并与零级光纤网的时钟实现同步，其时间频率基准应达到：相对频率偏差≤±5E?15／天～±1E?14／天，相对相位偏差≤±1ns／天，相对时间间隔偏差≤0.5ns～1ns；二级光纤网为环状、树状或蜂窝状栅格节点网，两两栅格节点之间至少设置有三条路由，其中，一条为常通路由，另外二条为备用路由；并且，二级光纤网至少有三条路由与一级光纤网相连接，其中，一条为正常通道主用路由，另外二条为备用路由；二级骨干光纤网的栅格节点均设置有铷原子钟，并与一级光纤网的时钟实现同步；三级光纤网为环状、树状或蜂窝状栅格节点网，两两栅格节点之间至少设置有三条路由，其中，一条为常通路由，另外二条为备用路由；并且，三级光纤网至少有三条路由与二级光纤网相连接，其中，一条为常通路由，另外二条为备用路由。

三级骨干光纤网的栅格节点均设置有铷原子钟或受控晶体钟X01或X02或X03，并与二级光纤网的时钟实现同步；所述受控晶体钟X01、X02和X03分别采用数字补偿晶体振荡器DCXO、电压控制式晶体振荡器VCXO?1和电压控制式晶体振荡器VCXO?2；所述采用级别校准机制保持各个层级光纤网的时钟同步是指整个系统按照高等级铯原子钟→铯原子钟或氢原子钟→铷原子钟→DCXO→VCXO?1→VCXO?2的次序逐级不间断的自动保持时钟同步，包括：依据上述次序分别设定主从同步关系，即高等级铯原子钟与铯原子钟或氢原子钟为主从同步关系，铯原子钟或氢原子钟与铷原子钟为主从同步关系，铷原子钟与DCXO为主从同步关系，以此类推；从时钟均以主时钟为基准保持同步。

所述采用单纤双向校准方法实现各层级光纤网的时钟同步，包括，在连接主从同步关系两端的所有节点的两两之间均采用单纤特高精度时间传递方法保证两者之间的时钟同步，即在主同步侧设置有主同步设备，从同步侧设置有从同步设备，主、从同步侧均采用单纤复用设备实现两者之间的连接；采用主、从同步侧同步设备之间的光纤时延值及其变化值精准测出后再予以补偿；并将主同步侧的时钟作为时间源；其中，主同步设备：主要跟踪时间源，并将时间信息调制/解调到单纤双向光收发模块上，完成总时延测量、时间信号双向比对；从同步设备：主要实现时钟的锁相跟踪技术，实现特高精度时间同步以及时间信号的编解码；单纤复用设备；包括时延处理模块和单纤双向光收发模块，其中，时延处理模块主要用于消除波长不同造成的不对称差值，完成传输时延的动态补偿。

单纤双向光收发模块采用波分复用技术，对传输的光波长作转换，到对端再作反转换，在同一根光纤中同时让两个光波长通过不同光信道各自传输信息，使其各行其道，从而实现光信号在同一根光纤上相向传输；并且，通过短时间内进行多次重复测量及补偿滤除光纤传递过程中引入的抖动噪声；通过周期的间断性的光纤时延测试去除由于温度和老化而产生的时延偏差。

授时系统厂家介绍

探索和逐步推进高精度地基授时系统基础设施建设，是保障国家重点任务的实施、引领未来产业发展的基础支撑，西安同步作为授时系统的专业生产厂家，授时产品有五十多种，客户遍布全国各地，特别在时统设备，时间服务器，时钟同步系统，子母钟系统，gps卫星同步时钟等授时产品方面有着超高的性价比，是国内少数几个能够提供全方位授时产品的厂家。