Состояние и перспективы развития комплексов хранения национальной шкалы времени

С. Ю. Антропов, Е. Ю. Глазов, А. В. Наумов, О. А. Картавенко, Ю. Ф. Смирнов

ФГУП «ВНИИФТРИ», пос. Менделеево, Моск. обл., Россия

Для обеспечения достижения заданных характеристик системы ГЛОНАСС по согласованию национальной шкалы времени со шкалой всемирного координированного времени UTC в рамках выполнения ОКР «Шкалы» ФЦП ГЛОНАСС 2012–2020 гг. были модернизированы комплексы хранения национальной шкалы времени (КХШВ) первичного эталона единиц времени и частоты ГЭТ 1 (п. Менделеево) и комплексы хранения ШВ государственных эталонов единиц времени и частоты ВЭТ 1-7 (г. Хабаровск), ВЭТ 1-19 (г. Новосибирск), ВЭТ 1-5 (г. Иркутск), РЭТ 1-1 (г. Петропавловск-Камчатский).

Основу всех КХШВ составляет эталонный комплекс времени и частоты (ЭКВЧ) [1], включающий базовый комплекс времени и частоты (БКВЧ) с водородными стандартами частоты и времени нового поколения [2] и аппаратно-программным комплексом внутренних сличений, комплекс формирования ШВ, комплекс сравнений ШВ, комплекс управления и комплекс информационного обмена.

ЭКВЧ формирует высокостабильные синусоидальные сигналы частотой 5 МГц и импульсные сигналы ШВ и обеспечивает взаимные сравнения частот и ШВ водородных стандартов частоты и времени.

Комплекс средств технического обеспечения из состава КХШВ предназначен для организации гарантированного и бесперебойного электропитания и обеспечения температурно-влажностного режима составных частей ЭКВЧ.

По своим техническим и эксплуатационным характеристикам модернизированные комплексы соответствуют современному уровню развития измерительной техники, а по отдельным показателям превышают их [3]. В соответствии с официальными публикациями Международного бюро мер и весов смещение национальной ШВ UTC(SU) относительно UTC в 2020–2021 гг. не превышает ±3 нс против ±10 нс в 2012 г. [4].

На следующем этапе развития системы ГЛОНАСС в 2021–2030 гг. планируется совершенствование технических средств фундаментального обеспечения системы ГЛОНАСС, обеспечивающих достижение тактико-технических характеристик системы ГЛОНАСС по согласованию национальной ШВ со шкалой всемирного координированного времени UTC на 2025 г. с погрешностью не более ±2 нс и на 2030 г. — с погрешностью не более ±1 нс. На основе модернизированных комплексов хранения национальной ШВ будет создан комплекс воспроизведения, хранения единиц времени и частоты и передачи национальной ШВ UTC(SU) с улучшенными метрологическими характеристиками (КВХ НШВ). Для этого необходимо решение следующих основных задач:

• разработка оптического стандарта частоты на охлажденных атомах с улучшенными метрологическими характеристиками (УМХ);

• разработка метрологического цезиевого репера частоты фонтанного типа с УМХ;

• разработка репера частоты фонтанного типа на холодных атомах рубидия с УМХ;

• разработка хранителей единиц времени и частоты фонтанного типа на холодных атомах рубидия с УМХ и показателями надежности;

• разработка водородных стандартов времени и частоты с улучшенными характеристиками долговременной нестабильности;

• разработка средств внутренних сличений, усиления и размножения эталонных сигналов времени и частоты сигналов с УМХ;

• разработка средств формирования ШВ с УМХ;

• совершенствование математического, алгоритмического и информационного обеспечения расчета и формирования ШВ;

• совершенствование технической инфраструктуры комплексов хранения ШВ;

• разработка нового эталонного комплекса времени и частоты;

• оснащение комплексов хранения ШВ средствами измерений времени и частоты нового поколения;

• разработка оптического стандарта частоты на ультрахолодных атомах с УМХ.

Комплекс воспроизведения, хранения единиц времени и частоты и передачи национальной ШВ UTC(SU) с УМХ должен обеспечивать:

• воспроизведение, хранение единиц времени и частоты, воспроизведение и хранение национальной ШВ РФ, обеспечение системы ГЛОНАСС эталонными значениями времени и частоты, национальной шкалой времени с целью достижения заданных тактико-технических характеристик системы ГЛОНАСС по формированию и поддержанию ШВ системы ГЛОНАСС;

• передачу эталонных сигналов времени и частоты, национальной ШВ техническим средствам, эксплуатируемым на объектах размещения составных частей КВХ НШВ (государственных эталонах единиц времени и частоты), с целью обеспечения решения задач мониторинга параметров и характеристик навигационного поля, создаваемого системой ГЛОНАСС, а также задач метрологического обеспечения системы ГЛОНАСС.

Литература

1. Донченко С. И., Блинов И. Ю., Гончаров А. С. и др. Эталонный комплекс времени и частоты // Материалы VIII Международного симпозиума Метрология времени и пространства, Санкт-Петербург,14–16 сентября, 2016 г. пос. Менделеево: ВНИИФТРИ, 2017.
2. Воронцов В. Г., Беляев А. А., Демидов Н. А. и др. Разработка активного водородного стандарта частоты и времени нового поколения для базового комплекса времени и частоты. Материалы VIII Международного симпозиума Метрология времени и пространства, Санкт-Петербург, 14–16 сентября, 2016 г. пос. Менделеево: ВНИИФТРИ, 2017.
3. Донченко С. И., Блинов И. Ю., Норец И. Б. и др. Характеристики долговременной нестабильности водородных стандартов частоты и времени нового поколения // Измерительная техника. 2020. № 1. С. 35–38.
4. BIPM. Circular T [Электронный ресурс]. URL: https://www.bipm.org/en/time-ftp/circular-t (дата обращения 10.08.2021).