Метод сравнения шкал времени путем обработки принимаемых сигналов с геостационарных КА (TWSTFT)

Одним из наиболее точных методов сравнения шкал времени является активный двунаправленный метод сравнения шкал времени с помощью геостационарных спутников связи (TWSTFT). Данный метод широко применяется лабораториями времени для сравнения национальных шкал времени с уровнем погрешности порядка 1 нс [1]. Однако активный метод имеет ограничения по количеству одновременно работающих земных станций спутниковой связи (ЗССС) в одном частотном диапазоне (около 10 приемопередающих станций) [2].

Известно, что существует большое количество потребителей сигналов точного времени, для которых достаточной является погрешность сравнения шкал времени не более 100 нс и использующих для этого сигналы ГНСС. Однако, в современных условиях прием сигналов ГНСС, особенно в крупных городах, часто затруднен из-за наличия искусственных и естественных помех [3].

Для увеличения количества потребителей сигналов точного времени предложен пассивный метод TWSTFT [2], с режимом работы ЗССС только на прием. В данной работе рассмотрены два варианта реализации указанного метода сравнения шкал времени путем обработки измерений принимаемых сигналов с геостационарных КА:

1. Вариант с определением координат спутника. В данном случае станция клиента может находиться на любом удалении от активной-опорной станции (в пределах зоны видимости спутника), при этом для определения координат спутника необходимо наличие не менее трех постоянно работающих активных станций, излучающих и принимающих собственный сигнал. С помощью измеренных дальностей до спутника и известных координат наземных станций можно определить координаты спутника, тем самым геометрически оценить дальность от активной-опорной станции до пассивной. Точность метода доходит до единиц нс, в зависимости от рабочих условий, таких как диаметр антенны, тип приемного оборудования и др.

2. Вариант без определения координат спутника, или дифференциальный режим. В данном варианте разность хода часов между активной-опорной и пассивной станциями определяется с помощью вычисления приращения к дальности между ними, а также к дальности от активной станции до спутника и обратно. Точность метода значительно ухудшается в зависимости от удаления от активной-опорной станции. Приведена оценка зоны целесообразности применения данного метода, которая составляет примерный радиус 100–150 км, в которой погрешность измерений может достигать до десятков нс.

Достоинства и недостатки пассивного метода TWSTFT

Достоинства:

• неограниченное количество приемных станций, соответственно не перегружается спутниковый канал;

• не требуется излучение для пассивных приемных станций, что обеспечивает высокую скрытность;

• высокая точность и помехоустойчивость.

Недостатки:

• для варианта с определением координат спутника необходимо иметь измерения минимум от трех активных станций в зоне уверенного приема для расчета координат спутника;

• для варианта без определения координат спутника ограниченная зона действия.

Литература

1) Наумов А. В. Метод двухсторонней передачи времени и частоты с помощью геостационарных спутников (TWSTFT) // Альманах современной метрологии. 2016. Вып. № 8.

2) Carsten R., Per J., Kenneth J. Utilizing TWSTFT in a passive configuration // Proceedings of the PTTI. 2017. P. 219–234.

3) Нудельман Г., Харисов В., Оганесян А. Уязвимость систем синхронизации, основанных на использовании глобальных навигационных спутниковых систем // Электроэнергия передача и распределение. 2013. Вып. № 3 (18). С. 60–65.