JPS6032147B2

JPS6032147B2 - 時刻同期装置

Info

Publication number: JPS6032147B2
Application number: JP54071138A
Authority: JP
Inventors: 保司洲崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1985-07-26
Also published as: JPS55163485A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、離れた場所に置かれている複数個の時計を正
確に同期させる（合わせる）装置に関する。

人工衛星の軌道観測とこれを利用する測地システム、船
舶や航空機の譲導システム、各種の通信システム、ある
いは天体観測システム等の技術分野においては、離れた
場所に設置された複数個の時計の時刻を一致、同期させ
、これを維持する技術は重要であり、各分野での技術の
進歩と共に、同期精度の向上と操作の簡便化が強く望ま
れている。

一例として、レーザレーダによる人工衛星側距システム
とこれを利用する測地システムで使う時計の同期精度は
、現在、ＩＡｓのオーダーが求められており、近い将釆
はそれ以下の精度が必要となることは確実と見られてい
る。

時間的に安定な時計としては、セシウム原子やルビジウ
ム原子の振動を利用する時計があるが、このような時計
でも長時間スケールでは変動が問題となる。このような
時計を同期させるため、従来は短期間では十分安定なセ
シウム時計等を持ち運びして被同期時計を比鮫較正する
ことが行われている。

このような同期方法によると、同期精度は１０日間で１
〆ｓのオーダーが得られるとされているが、頻繁な時計
の持ち運びを必要とするので、能率が悪いという欠点が
ある。このような時計の持ち運びや鮫正を頻繁に行うこ
とを避けようとすると、安定度の高い高価な原子時計等
のシステムを各測定地点に置かなければならないことに
なる。また、従来の同期システムとして、各種の時刻情
報を乗せた電波を利用するものがあり、中でも精度がよ
く著名なものに、ロランシステムと称される双曲線航行
方式の電波を利用するものがある多；言ご裏裏手拳言ヂ
語重奏芸雲至言麓唇事客箸精度が悪く、しかもこの精度
を得るにはかなり大がかりな送受信設備を要するのが実
情である。本発明の目的は、上託したように、現在必ず
しも満足し得る状態にない従来技術を補い、精度よくか
つ簡便に複数時計の同期をとることのできる装置を提供
することにある。本発明による時刻同期装置は、レーザ
によって得られる極めて短かし、時間中で大きな出力の
光パルスを時刻の伝達手段として用いるものである。

即ち、時計を設置するある局にはパルスレーザ発振器と
、光パルス検知器と、タイムインターバルカウンターと
、−時刻議出し装置とを備え、一方、前記時計と同期さ
せるべき時計を設置する別の局には、前記ある局からの
レーザパルスを反射させる反射器と、レーザパルスを検
知する光パルス検知器と、時刻論出し装置とを備え、前
記各局において、レーザパルス、即ち光パルス検知器の
出力をトリガーとしてそれぞれ各時計の時刻を謙出すと
共に、両局間のレーザパルスの往復時間を前記タイムイ
ンターバルカウンターで測り、前記両時計の時刻差と往
復時間と機器の動作遅延時間とから両時計の時刻のずれ
を求めて両時計の同期をとるものである。以下本発明の
一実施例を添付図面により説明する。

Ａは時計１（この例ではこれが標準時計である場合につ
いて説明する）を設置した局、Ｂは該標準時計と同期さ
せるべき被同期時計１１を設置した局である。局Ａにお
いて、２はパルスレーザ発振器、３はその出力ビーム、
４はビームスプリッター、５は光パルス検知器、６は局
Ａと局Ｂとの間のレーザパルスの往復時間を測るタイム
インターバルカウンター、７は出力ビーム３の光パルス
検知器５の出力により標準時計１の時刻を読出す時刻議
出し装置、８はその時刻の表示器、９は出力ビーム３の
内、ビームスプリツタ−４から出た投射レーザパルスで
ある。局Ｂにおいて、１０‘ま局Ａからの投射レーザパ
ルス９を局Ａに向けて反射させる反射器、１２は投射レ
ーザパルス９を検知する光パルス検知器、１３は該光パ
ルス検知器１２の光パルス検知出力で被同期時計１１の
時刻を読出す時刻議出し装置、１４は読出された時刻の
表示器、１５は被同期時計１１の時刻を正しい時刻に合
わせるための修正信号発生器である。

このシステムにより、被同期時計１１の時刻を標準時計
１に合わせるための操作及び動作は次のようにして行わ
れる。

ある時刻に、パルスレーザ発振器２からしーザパルスを
発射し、その出力ビーム３の一部（これは、ビ−ムスプ
リツ夕−４の表面の散乱光で十分である）をビームスプ
リッタ‐１５により光パルス検知器５に導き、他の一部
９を局Ｂに向けて投射し、局Ｂに設置した反射器１０で
反射させ、そこから同じ光路を通してし−ザパルス１６
を局Ａに戻し、ビームスプリツター４を介して光パルス
検知器５で受信させる。光パルス検知器５は該受信した
レーザパルスを電気信号に変換してその出力をタイムイ
ンターバルカウンター６と時刻議出し装置７に入力する
。この際、タイムインターバルカウンター６は、パルス
レーザ発振器２から発射した発射時のレーザ光であり、
該発射レーザ光はビームスプリッター４を介して光検知
器５で検出され、この光検出信号を入力信号として取込
むことによって計数開始となる。この計数値は別個に与
えられるクロックであってもよく、光検出信号をトリガ
ーとして作成されるクロツクであってもよい。更に、タ
イムインターバルカウンター６は、反射器１０から反射
されビームスプリツタ−４、光パルス検知器５を介して
検出された反射光検出信号によって計数を停止する。即
ち、タイムインターバルカウンター６は、発射時の検知
器５からの検出信号をトリガーとしてクロックの計数動
作を開始する。時刻読出し装置７は入力信号をトリガー
として標準時計１により時刻を読出し、表示器８に表示
する。次に、局Ｂの反射器１０より反射して来たしーザ
パルスが同じく光パルス検知器５に入射したらその出力
信号をタイムインターバルカウンター６に入力して該カ
ウンターを停止させる。一方、局Ｂにおいては、局Ａか
ら投射されて来たしーザパルス９を反射器１０で送り返
すと共に、その一部を光パルス検知器１２で検知してそ
の出力信号を時刻読出し装置１３に入力し、該時刻読出
し装置１３はこの信号をトリガーとして被同期時計１１
より時刻を議出し、表示器１４に表示する。

上記のような動作において、時計１、１１から読出され
た時刻、レーザパルスの往復時間、時計１１の時刻のず
れ等に関して、０１，■式が成立する。

ｌｔＢ＋６ｔＢ−ｔ＾＝′士量学Ｌ＋（△７８‐△７＾
） …｛１１丁＝２′士葦
ｎ守Ｌ＋△７Ｃ．・・（２１ただし、‘１’，
‘２｝式における各符号はそれぞれ下記のことを意味す
る。

ｔ＾：標準時計１から読出された時刻ｔＢ：被同期時計１１から謙出された時刻６ｔＢ：被同
期時計１１の遅れＬＡ：ビームスプリッター４の位置ＬＢ：反射器１０の位置ｎＬ：位置Ｌにおける大気の屈折率ｃ：光速 △７Ｂ：レーザパルスが反射器１０１こ到達してから時
計１１より時刻が読出されるまでの時間 △７＾：レーザパルスが発射されてビームスプリッター
４に到達してから標準時計１より時刻が読出されるまで
の遅延時間７：タイムインターバルカウンター６の読み△７ｃ：反
射レーザパルス１６がビームスプリッター４から光パル
ス検知器５を作動させ、さらにカウンター６を停止させ
るに至る遅延時間ただし、‘Ｕ，【２｝式においては、レーザパルスが局
Ａと局Ｂとの間を往復する時間内での大気の屈折率の変
動はないものとしている。

式‘１｝，｛２｝式から【３｝式が導かれる。

６ｔＢ＝ｔ＾・ｔＢ＋季（丁−△丁Ｃ）＋（△７８一△
７＾）・・・【３｝【３’
式において、△丁＾，△７Ｂ，△７ｃはシステムに個有
な値であり、予め測定するか又は理論的計算で明らかに
することが可能である。

また、ｔ＾’ｔＢ’丁は、それぞれ前記した作業により
表示器８、表示器１４、タイムインターバルカウンター
６によって表示される値であるから、例えばＡ局の表示
器８、カウンター６の表示内容をＢ局側に報知し、Ｂ局
側の表示器１４の表示内容を読んで‘３ー式の演算を行
うことにより、遅れ時間６ｔ８を求めることができる。
尚、Ａ局の表示器８、カウンター６の表示内容をＢ局側
に報知するには、電話等を利用する方法がある。他の専
用回線で自動的に送出してもよい。この遅れ時間６ｔＢ
の修正は、修正信号発生器１５により行う。

該修正信号発生器１５は、６ｔ８に相当する入力を受け
て６ｔＢだけ時計１１を進ませるだけのディジタルパル
スを発生する機能を持つものである。本発明は下記のこ
とからその実施が裏付けられる。

このシステムとして使用できるレーザとして、現在、パ
ルス中がｐｓ（１０‐１冬）で出力がＭＷ（１びＷ）〜
ＧＷ（１びＷ）のオーダーのものが製品として存在し、
容易に入手し得る情況にあり、このようなしーザによれ
ば、数１０細から数１００物の距離区間で光を検知し得
るレベルで往復させることができる。また、光パルス検
知器５，１２やタイムインターバルカウンター６等の応
答速度は１０岬ｓのオーダーのものが使える状況にある
。さらに時計からの時刻の読出し表示は既存の技術であ
る。これらのことから、本発明によれば、大気伝播によ
るパルスの分散を考慮しても、船オーバーの時刻同期が
可能と思われる。以上述べたように、本発明の時刻同期
システムによれば、距離を隔てて設置される複数個の時
計の時刻を、標準時計の持ち運びを要することなくしか
も規模の大きな装置を要することなく簡便に、しかも正
確に一致させることが可能である。

本発明においては、時刻の伝達手段として、レーザによ
って得られる短パルスの光を利用するが、この往復時間
を測る機能により、気象状態の変化に基づく伝播遅延時
間の補正が自ずから行われることで飛躍的な精度が期待
し得る。実施例では、一対のシステムを示し、この場合
は見通しのきく範囲に局が対嶋する必要性から、距離間
隔として数１０細が限度であろうが、同じようなシステ
ムを一定区間に配置すれば、数１００物から数ｌｏｏ０
紘にわたって配置された時計の時刻を精度よく（使用し
得る機器の性能、特性からしてｎｓのオーダーの精度で
）一致させることのできるシステムが実現可能で、前記
したように、測地や天体観測システム、航空機、船舶の
誘導システムに使う時計の時刻鮫正に適用して多大な効
果を期待し得る。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の一実施例を示すシステム構成図であ
る。Ａ，Ｂ・・・局、１・・・標準時計、２・・・パルスレ
ーザ発振器、４・・・ビームスプリッター、５，１２・
・・光パルス検知器、６…タイムインターバルカウンタ
−、７，１３・・・時刻読出し装置、８，１４・・・表
示器、１５・・・修正信号発生器。

Claims

【特許請求の範囲】

１距離を隔てて設置される２つ以上の時計を同期させ
る同期装置において、時計を設置するある局に、パルス
レーザ発振器と、光パルス検知器と、タイムインターバ
ルカウンターと、該時計の時刻読出し装置とを備え、一
方、前記時計と同期させるべき時計を設置する別の局に
、反射器と光パルス検知器と、該時計の読出し装置とを
備え、前記パルスレーザ発振器からのレーザパルスを各
光パルス検知器で検知し、該検知出力で前記各時刻読出
し装置を作動させ、かつ前記タイムインターバルカウン
ターによりレーザパルスの往復時間を測定する如く構成
されていることを特徴とする時刻同期装置。