RU2547662C1 - Method of comparison of time scales and device for its implementation - Google Patents
Method of comparison of time scales and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547662C1 RU2547662C1 RU2013158647/28A RU2013158647A RU2547662C1 RU 2547662 C1 RU2547662 C1 RU 2547662C1 RU 2013158647/28 A RU2013158647/28 A RU 2013158647/28A RU 2013158647 A RU2013158647 A RU 2013158647A RU 2547662 C1 RU2547662 C1 RU 2547662C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- time
- optical
- generator
- objects
- optical pulse
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Известны способ и устройство сличения и синхронизации шкал времени между наземным пунктом и спутником с помощью односторонней и двухсторонней спутниковой лазерной дальнометрии (М.А. Садовников, А.А. Федотов, В.Д. Шаргородский Высокоточная односторонняя лазерная дальнометрия: состояние и перспективы применения в ГЛОНАСС, Труды Института прикладной астрономии РАН, вып.23, 2012), которые являются наиболее близкими аналогами к предлагаемым и выбраны в качестве прототипов; между наземными пунктами с помощью передачи, приема и переизлучения, приема радиоимпульса (П.И. Танцай, В.Г. Корниенко. Экспериментальные исследования точности синхронизации шкал времени в пространственно разнесенных пунктах методом запросной радиолокации, Доклады ТУСУРа, №2 (18), часть 2, декабрь 2008); между наземными пунктами с помощью передачи оптических импульсов по оптоволокну с применением оптоволоконного шлейфа (М.А. Садовников, А.А. Федотов, В.Д. Шаргородский. Высокоточная односторонняя лазерная дальнометрия: состояние и перспективы применения в ГЛОНАСС, Труды Института прикладной астрономии РАН, вып.23, 2012).A method and device for comparing and synchronizing time scales between a ground station and a satellite using single-sided and two-sided satellite laser ranging (M.A. Sadovnikov, A.A. Fedotov, V.D. Shargorodsky High-precision single-sided laser ranging: state and prospects of application in GLONASS, Proceedings of the Institute of Applied Astronomy RAS, issue 23, 2012), which are the closest analogues to the proposed ones and are selected as prototypes; between ground points by transmitting, receiving and re-emitting, receiving a radio pulse (P.I. Tanzai, V.G. Kornienko. Experimental studies of the accuracy of synchronization of time scales at spatially separated points by the method of interrogation radar, TUSUR Reports, No. 2 (18),
Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются способ и устройство сличения или синхронизации шкал времени между наземным пунктом и спутником с помощью односторонней и двухсторонней спутниковой лазерной дальнометрии (М.А. Садовников, А.А. Федотов, В.Д. Шаргородский Высокоточная односторонняя лазерная дальнометрия: состояние и перспективы применения в ГЛОНАСС, Труды Института прикладной астрономии РАН, вып.23, 2012), которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known methods and devices, the closest to the proposed are the method and device for comparing or synchronizing time scales between a ground station and a satellite using one-sided and two-sided satellite laser ranging (M.A. Sadovnikov, A.A. Fedotov, V.D. Shargorodsky High-Precision single-sided laser ranging: state and prospects of application in GLONASS, Proceedings of the Institute of Applied Astronomy RAS, issue 23, 2012), which are selected as prototypes.
Устройство сличения и синхронизации шкал времени между наземным пунктом и спутником с помощью односторонней и двухсторонней спутниковой лазерной дальнометрии содержит на наземном пункте ведущие (эталонные) часы; лазерный передатчик, излучающий оптические импульсы; таймер событий, фиксирующий время излучения, приема отраженных импульсов в шкале времени наземного пункта; передающий телескоп; генератор на борту спутника, формирующий шкалу времени спутника; отражатель на борту спутника; приемник лазерных импульсов на борту спутника; таймер событий на борту спутника, фиксирующий время прихода импульсов в шкале времени часов спутника; приемный телескоп отраженных лазерных импульсов на наземном пункте; фотоприемник, фиксирующий время прихода отраженных лазерных импульсов в шкале времени ведущих часов; дополнительный канал информации для передачи данных о времени прихода импульсов в шкале времени одного из пунктов на другой пункт.A device for comparing and synchronizing time scales between a ground station and a satellite using one-sided and two-sided satellite laser ranging contains at the ground station leading (reference) clocks; a laser transmitter emitting optical pulses; an event timer that records the time of radiation, reception of reflected pulses in the time scale of a ground station; transmitting telescope; a generator on board the satellite, forming a satellite timeline; reflector on board the satellite; laser pulse receiver on board the satellite; an on-board event timer that records the time of arrival of pulses in the satellite clock; receiving telescope of reflected laser pulses at a ground station; a photodetector that records the arrival time of the reflected laser pulses in the time scale of the leading clock; an additional channel of information for transmitting data on the time of arrival of pulses in the time scale of one of the points to another point.
Основное достоинство способа односторонней и двухсторонней спутниковой лазерной дальнометрии состоит в том, что в нем исключается необходимость использования данных о длине трассы прохождения сигнала. Поэтому его точность в основном зависит от технических параметров наземных передатчика и приемника, бортового приемника, аппаратуры измерения временных интервалов.The main advantage of the method of single-sided and double-sided satellite laser ranging is that it eliminates the need for data on the length of the signal path. Therefore, its accuracy mainly depends on the technical parameters of the ground-based transmitter and receiver, on-board receiver, time interval measurement equipment.
Основным недостатком этого устройства является то, что средой передачи оптических импульсов служит атмосфера. Изменение прозрачности атмосферы приводит к значительным перепадам уровня мощности принимаемых сигналов, что снижает точность привязки времени приема импульсов к шкалам времени. При определенном уровне затухания мощности сигналов в атмосфере работа устройства становится невозможной. При этом длительность таких периодов неработоспособности в условиях РФ может составлять многие сутки.The main disadvantage of this device is that the atmosphere is the transmission medium for optical pulses. A change in the transparency of the atmosphere leads to significant differences in the power level of the received signals, which reduces the accuracy of the timing of the reception of pulses to time scales. At a certain level of attenuation of signal power in the atmosphere, the operation of the device becomes impossible. Moreover, the duration of such periods of inoperability in the Russian Federation can be many days.
Локальные флуктуации плотности воздуха при любых погодных условиях также приводят к изменению уровня мощности принимаемых сигналов, для борьбы с этим приходится применять дорогостоящие приемные и передающие телескопы с максимально большими апертурами.Local fluctuations in air density under any weather conditions also lead to a change in the power level of the received signals; to combat this, one has to use expensive receiving and transmitting telescopes with the largest apertures.
Различное местоположение приемника и отражателя на борту спутника приводит к систематической ошибке в сличении шкал времени.The different location of the receiver and reflector on board the satellite leads to a systematic error in the comparison of time scales.
Возможна реализация данных способа и устройства между наземными пунктами, при этом необходима прямая видимость между ними, что в условиях современной застройки, как правило, не обеспечивается. Работоспособность такого устройства также очень сильно зависит от состояния атмосферы.It is possible to implement the data of the method and device between ground points, while direct visibility between them is necessary, which in modern building conditions is usually not provided. The operability of such a device also depends very much on the state of the atmosphere.
Также известен способ и устройство сличения и синхронизации шкал времени между наземными пунктами методом запросной радиолокации.Also known is a method and device for comparing and synchronizing time scales between ground points using interrogation radar.
Устройство содержит генераторы сигналов ведущей и ведомой шкал времени, радиопередатчик ведущего пункта, излучающий радиоимпульс, таймер событий (измеритель интервалов времени), фиксирующий время излучения радиоимпульса в шкале времени ведущего пункта. Радиоимпульс принимается радиоприемником ведомого пункта, таймером событий фиксируется время приема радиоимпульса в шкале времени ведомого пункта. Передатчиком ведомого пункта с некоторой задержкой излучается ответный радиоимпульс, который принимается приемником ведущего пункта, время прихода фиксируется таймером событий, информация о задержке между отправленным и принятым ведущим пунктом импульсами передается на ведомый пункт по дополнительному каналу связи.The device contains signal generators of the leading and driven time scales, a leading point radio transmitter emitting a radio pulse, an event timer (time interval meter) that fixes the time of the radio pulse emission in the leading point time scale. A radio pulse is received by the radio receiver of the slave item, an event timer fixes the time of receiving the radio pulse in the time scale of the slave item. A response pulse is emitted by the transmitter of the slave station with some delay, which is received by the receiver of the master station, the arrival time is recorded by the event timer, information about the delay between the pulses sent and received by the master station is transmitted to the slave station via an additional communication channel.
К недостаткам данного устройства-аналога относится применение импульсов в радиодиапазоне. Значительно меньшая частота несущей импульсов по сравнению с оптическим диапазоном обеспечивает заведомо меньшую точность сличения шкал времени. Другими недостатками являются необходимость переизлучения импульса, большая подверженность радиотрактов влиянию помех, зависимость времени прохождения сигналов от состояния атмосферы и земной поверхности.The disadvantages of this analog device include the use of pulses in the radio range. A significantly lower frequency of the carrier pulses compared with the optical range provides a deliberately lower accuracy of the comparison of time scales. Other disadvantages are the need for re-emission of the pulse, the greater susceptibility of radio paths to the influence of interference, the dependence of the travel time of the signals on the state of the atmosphere and the earth's surface.
Также известен способ и устройство сличения и синхронизации шкал времени между наземными пунктами методом передачи оптических импульсов по оптоволокну с применением оптоволоконного шлейфа.Also known is a method and device for comparing and synchronizing time scales between ground points by transmitting optical pulses through an optical fiber using an optical fiber loop.
Устройство содержит генератор сигналов эталонной шкалы времени, передатчик ведущего пункта, излучающий метку времени в виде оптического импульса в оптоволоконную линию связи от ведущего пункта до ведомого. Импульс принимается фотоприемником ведомого пункта, часть энергии импульса через оптоволоконный разветвитель направляется в оптоволоконный шлейф, проложенный параллельно основной линии и имеющий длину, строго равную двум длинам основной линии, поступает на фотоприемник ведомого пункта. Таймером событий на ведомом пункте фиксируется время прихода импульсов, прошедших по основной линии и через шлейф, с помощью компьютера определяется временная поправка к принятой метке времени, равная времени прохождения импульса по основной линии.The device comprises a signal generator of a standard time scale, a transmitter of the leading point emitting a time stamp in the form of an optical pulse in the fiber optic communication line from the leading point to the slave. The pulse is received by the photodetector of the slave item, part of the pulse energy is sent through the fiber optic splitter to the fiber optic cable, parallel to the main line and having a length strictly equal to the two lengths of the main line, fed to the photodetector of the slave item. The event timer at the slave item records the arrival time of pulses transmitted along the main line and through the loop, using the computer determines the time correction to the received time stamp, equal to the time the pulse passed along the main line.
К недостаткам данного устройства-аналога относится применение оптоволоконного шлейфа, что требует наличия трех оптических волокон равной длины между пунктами. Под влиянием различных физических воздействий в процессе работы длины волокон могут изменяться по разному, что приводит к уменьшению точности передачи шкалы времени. Кроме того, требование равенства длин трех волокон не позволяет использовать в устройстве арендованные у операторов связи так называемые «темные» волокна.The disadvantages of this analog device include the use of a fiber optic cable, which requires three optical fibers of equal length between points. Under the influence of various physical influences during operation, the fiber lengths can vary in different ways, which leads to a decrease in the accuracy of the transmission of the time scale. In addition, the requirement of equal lengths of three fibers does not allow the use of so-called “dark” fibers rented from telecom operators in the device.
Техническим результатом, получаемым от внедрения способа сличения шкал времени на двух удаленных наземных объектах, является повышение точности сличения или синхронизации за счет применения сигналов в оптическом диапазоне, увеличения надежности и оперативности за счет применения оптоволоконной линии связи, а также возможность сличения или синхронизации шкал времени между объектами, расположенными на значительном удалении в произвольных точках за счет использования только одного оптического волокна произвольной длины, в т.ч. «темного» волокна, арендуемого у операторов общедоступных сетей связи.The technical result obtained from the implementation of the method of comparing time scales at two remote ground objects is to increase the accuracy of comparisons or synchronization through the use of signals in the optical range, to increase reliability and efficiency through the use of a fiber optic communication line, as well as the possibility of comparing or synchronizing time scales between objects located at a considerable distance at arbitrary points due to the use of only one optical fiber of arbitrary length, including "Dark" fiber rented from operators of publicly available communication networks.
Данный технический результат достигается за счет того, что способ сличения шкал времени в виде сигналов 1PPS на двух удаленных объектах, заключается в том, что на первом объекте генератором оптических импульсов за время сличения излучают последовательность из n оптических импульсов, фиксируют время излучения i-го оптического импульса в шкале времени этого объекта (ti), оптические импульсы направляют по оптоволоконной линии связи, соединяющей удаленные объекты, фиксируют время прихода оптических импульсов на второй объект в шкале времени этого объекта (τi 2), в момент времени прихода каждого оптического импульса на второй объект в оптоволоконную линию связи с этого объекта на первый объект направляют за счет отражения части энергии оптического импульса от торца оптоволоконной линии связи или с помощью генератора обратных оптических импульсов обратный оптический импульс, фиксируют время прихода обратных оптических импульсов на первый объект в его шкале времени (τi 1), определяют расхождение шкал времени объектов Δt по формуле: This technical result is achieved due to the fact that the method of comparing time scales in the form of 1PPS signals at two distant objects consists in the fact that a sequence of n optical pulses is emitted from the optical pulses by the optical pulse generator during the comparison and the emission time of the ith optical pulse is recorded pulse in the time scale of this object (t i ), optical pulses are sent along the fiber optic communication line connecting remote objects, record the time of arrival of optical pulses to the second object in the time scale e of the object (τ i 2 ), at the time of arrival of each optical pulse to the second object in the fiber optic communication line from this object to the first object is sent by reflecting part of the energy of the optical pulse from the end of the optical fiber communication line or using the reverse optical pulse generator pulse, record the arrival time of the return optical pulses to the first object in its time scale (τ i 1 ), determine the discrepancy in the time scales of objects Δt by the formula:
где n - количество оптических импульсов за время сличения,where n is the number of optical pulses during the comparison,
τi 2 - измеренное время прихода i-го оптического импульса в шкале времени второго объекта,τ i 2 - the measured time of arrival of the i-th optical pulse in the time scale of the second object,
τi 1 - измеренное время прихода обратного i-го оптического импульса в шкале времени первого объекта,τ i 1 - the measured arrival time of the reverse i-th optical pulse in the time scale of the first object,
ti - измеренное время излучения i-го оптического импульса в шкале времени первого объекта.t i is the measured radiation time of the i-th optical pulse in the time scale of the first object.
Усреднение данных за время сличения по каждому i-му импульсу обеспечивает повышение точности сличения.Averaging the data during the comparison for each i-th pulse provides an increase in the accuracy of comparison.
Особенностью и преимуществом указанного способа является то, что генератор оптических импульсов может находиться и на втором объекте, при этом оптические импульсы направляются по оптоволоконной линии связи на первый объект, обратные импульсы поступают на второй объект, фиксируется время отправки оптического импульса и прихода обратного в шкале времени второго объекта, фиксируется время прихода оптического импульса со второго объекта на первый в шкале времени первого объекта, по измеренным значениям определяется расхождение шкал времени объектов.A feature and advantage of this method is that the optical pulse generator can be located on the second object, while the optical pulses are sent via the fiber optic communication line to the first object, the return pulses are sent to the second object, the time of sending the optical pulse and the arrival of the return in the time scale is recorded of the second object, the time of arrival of the optical pulse from the second object to the first in the time scale of the first object is recorded, the discrepancy of the time scales is determined from the measured values Yeni objects.
Техническим результатом, получаемым от внедрения устройства для сличения шкал времени удаленных объектов, является повышение точности сличения или синхронизации шкал времени между наземными пунктами за счет применения оптоэлектронных модулей, таймеров событий, генераторов с максимальной полосой пропускания, применение существующей серийно выпускаемой элементной базы с полосами пропускания 10 ГГц и более, что позволяет достигнуть точности сличения до 100 пс, а также увеличить расстояния между объектами, на которых проводится сличение шкал времени за счет применения полупрозрачного зеркала или системы генерации обратных импульсов.The technical result obtained from the introduction of a device for comparing time scales of distant objects is to increase the accuracy of comparison or synchronization of time scales between ground points through the use of optoelectronic modules, event timers, generators with maximum bandwidth, the use of an existing commercially available element base with 10 bandwidths GHz and more, which allows to achieve the accuracy of comparisons up to 100 ps, as well as increase the distance between the objects at which the comparison cal time through the use of a semitransparent mirror or reverse pulse generating system.
Данный технический результат достигается за счет того, что устройство для сличения шкал времени удаленных объектов, состоящее из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах, содержит на первом объекте таймер событий с присоединенными к нему генератором формирования шкалы времени этого объекта и приемником оптических импульсов, генератор оптических импульсов, подключенный к входу блока разветвителей-объединителей, при этом блок разветвителей-объединителей включает в себя оптоволоконный разветвитель, соединенный с оптоволоконным объединителем и разветвителем, причем оптоволоконный объединитель соединен с входом приемника оптических импульсов и разветвителем, который соединен также с оптоволоконной линией связи, которая соединяет два удаленных объекта, систему передачи информации о временных интервалах, соединенную с таймером событий первого объекта, второй объект содержит таймер событий, соединенный с генератором формирования шкалы времени этого объекта, приемник оптических импульсов второго объекта, связанный оптоволоконной линией связи с первым объектом, а также с таймером событий второго объекта, систему передачи информации о временных интервалах, соединенную с таймером событий второго объекта.This technical result is achieved due to the fact that the device for comparing the time scales of distant objects, consisting of two components located on objects distant from each other, contains an event timer on the first object with a generator for generating a time scale for this object and an optical receiver pulses, an optical pulse generator connected to the input of the combiner splitter block, wherein the combiner splitter block includes an optical fiber splitter, connected with a fiber optic combiner and splitter, the fiber combiner connected to the input of the optical pulse receiver and a splitter that is also connected to the fiber optic communication line that connects two remote objects, a time interval information transmission system connected to the event timer of the first object, the second object contains an event timer connected to a generator for forming a time scale of this object, a receiver of optical pulses of the second object connected by a fiber optic line communication with the first object, as well as with the event timer of the second object, a system for transmitting information about time intervals connected to the event timer of the second object.
Для увеличения мощности обратного оптического сигнала, поступающего со второго объекта на первый и, следовательно, увеличения возможного расстояния между объектами возможно применение полупрозрачного зеркала, размещенного в разъеме приемника оптических импульсов второго объекта или генератора обратных оптических импульсов на втором объекте.To increase the power of the return optical signal from the second object to the first and, consequently, increase the possible distance between the objects, it is possible to use a translucent mirror placed in the connector of the optical pulse receiver of the second object or the generator of reverse optical pulses on the second object.
Второй объект устройства может дополнительно содержать генератор обратных оптических импульсов и дополнительный оптоволоконный объединитель, причем выходной канал приемника оптических импульсов второго объекта соединен с генератором обратных оптических импульсов, выход которого соединен с оптоволоконным объединителем, один из входов которого соединен со входом приемника оптических импульсов, а выход с оптоволоконной линией связи.The second object of the device may further comprise an inverse optical pulse generator and an additional optical fiber combiner, the output channel of the optical pulse receiver of the second object being connected to a reverse optical pulse generator, the output of which is connected to an optical fiber combiner, one of the inputs of which is connected to the input of the optical pulse receiver, and the output with fiber optic communication line.
Устройство для сличения шкал времени удаленных объектов на одном из объектов может содержать компьютер, присоединенный к системе передачи информации для автоматического сличения шкал времени удаленных объектов. Компьютер может быть подключен к генератору, формирующему шкалу времени данного объекта, для синхронизации шкал времени удаленных объектов.A device for comparing time scales of remote objects on one of the objects may include a computer connected to an information transmission system for automatically comparing time scales of remote objects. The computer can be connected to a generator that forms the time scale of this object, to synchronize the time scales of remote objects.
В устройстве для сличения шкал времени удаленных объектов в качестве генератора оптических импульсов может быть использован на одном из объектов генератор электрических импульсов, соединенный с электронно-оптическим преобразователем, формирующим оптические импульсы, причем генератор электрических импульсов также соединен с таймером событий этого объекта. При этом генератор, формирующий шкалу времени данного объекта, может быть соединен с генератором электрических импульсов.In a device for comparing the time scales of distant objects, an electric pulse generator can be used on one of the objects as an optical pulse generator connected to an electron-optical converter generating optical pulses, and the electric pulse generator is also connected to the event timer of this object. In this case, the generator forming the time scale of this object can be connected to an electric pulse generator.
В устройстве для сличения шкал времени удаленных объектов оптоволоконная линия связи, соединяющая первый и второй объекты, может использоваться с помощью технологии спектрального уплотнения в качестве системы передачи информации.In the device for comparing time scales of remote objects, a fiber-optic communication line connecting the first and second objects can be used using spectral multiplexing technology as an information transmission system.
Изобретения поясняются чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 представлена схема устройства для реализации способа сличения шкал времени удаленных объектов;Figure 1 presents a diagram of a device for implementing the method of comparing the time scales of remote objects;
на фиг.2 представлена схема устройства с генератором обратных оптических импульсов;figure 2 presents a diagram of a device with a generator of reverse optical pulses;
на фиг.3 представлена схема устройства с автоматическим сличением и синхронизацией шкал времени удаленных объектов;figure 3 presents a diagram of a device with automatic comparison and synchronization of time scales of remote objects;
на фиг.4 представлена временная диаграмма работы устройства при расположении генератора оптических импульсов на первом объекте.figure 4 presents a timing diagram of the operation of the device when the location of the optical pulse generator on the first object.
На фиг.1 показана схема устройства для сличения шкал времени удаленных объектов, которое содержит на первом объекте таймер событий 1, присоединенные к нему генератор 2 формирования шкалы времени этого объекта и приемник 3 оптических импульсов. Генератор 4 оптических импульсов на первом объекте подключен к входу блока 5 разветвителей-объединителей. Блок 5 разветвителей-объединителей состоит из оптоволоконного разветвителя 6, соединенного с оптоволоконным объединителем 7 и разветвителем 8, при этом оптоволоконный объединитель 7 соединен с входом приемника 3 оптических импульсов и разветвителем 8, который соединен также с оптоволоконной линией связи 9, которая соединяет два удаленных объекта. Устройство содержит систему передачи информации 10 о временных интервалах (например, сеть Ethernet, беспроводная сеть или др.), соединенную с таймерами 1 и 11 событий первого и второго объектов для вычисления расхождения шкал времени объектов.Figure 1 shows a diagram of a device for comparing the time scales of remote objects, which contains an
Второй объект содержит таймер 11 событий, присоединенные к нему генератор 12 формирования шкалы времени этого объекта и приемник 13 оптических импульсов второго объекта, который соединен с оптоволоконной линией 9 связи, систему передачи информации 10 о временных интервалах.The second object contains an
Для увеличения мощности обратного оптического сигнала, поступающего со второго объекта на первый, и, следовательно, увеличения возможного расстояния между объектами возможно применение полупрозрачного зеркала (на чертеже не показано), размещенного в разъеме приемника 13 оптических импульсов второго объекта.To increase the power of the reverse optical signal coming from the second object to the first, and, therefore, increase the possible distance between the objects, it is possible to use a translucent mirror (not shown in the drawing) located in the connector of the
На фиг.2 показана схема устройства с генератором обратных оптических импульсов 14, электрический вход которого соединен с выходом приемника 13 оптических импульсов, а оптоволоконный выход через дополнительный оптоволоконный объединитель 15 соединен с оптоволоконной линией связи 9.Figure 2 shows a diagram of a device with a generator of reverse
На фиг.3 показана схема устройства с автоматическим сличением и синхронизацией шкал времени объектов. При этом генератор оптических импульсов, состоящий из генератора электрических импульсов 16 и оптоэлектронного преобразователя 17, блок разветвителей-объединителей 5, компьютер 18 для автоматического сличения находятся на втором объекте. Первый объект содержит таймер событий 1, связанный с генератором формирования шкалы времени первого объекта 2, приемником оптических импульсов 3, связанным с оптоволоконной линией связи 9, системой передачи информации о временных интервалах 10.Figure 3 shows a diagram of a device with automatic comparison and synchronization of time scales of objects. In this case, the optical pulse generator, consisting of an
Второй объект содержит таймер событий 11, связанный с генератором формирования шкалы времени этого объекта 12, генератор электрических импульсов 16, соединенный с электронно-оптическим преобразователем 17 с оптоволоконным выходом, формирующим оптические импульсы, а также с таймером событий 11 и генератором формирования шкалы времени второго объекта 12. Электронно-оптический преобразователь 17 через блок разветвителей-объединителей 5 связан с оптоволоконной линией связи 9. Компьютер 18 связан с системой передачи информации о временных интервалах 10, таймером событий 11, генератором формирования шкалы времени второго объекта 12.The second object contains an
Способ сличения шкал времени реализуется следующим образом.The method of comparing time scales is implemented as follows.
На первом объекте за время сличения излучают последовательность из n оптических импульсов, фиксируют время излучения i-го оптического импульса в шкале времени этого объекта (ti), оптические импульсы направляют по оптоволоконной линии связи, соединяющей удаленные объекты, фиксируют время прихода оптических импульсов на второй объект в шкале времени этого объекта (τi 2), в момент времени прихода каждого оптического импульса на второй объект в оптоволоконную линию связи с этого объекта на первый объект подают обратный оптический импульс, фиксируют время прихода оптических импульсов на первый объект в его шкале времени (τi 1), определяют расхождение шкал времени объектов Δt по формуле:A sequence of n optical pulses is emitted at the first object during the comparison, the radiation time of the i-th optical pulse is recorded in the time scale of this object (t i ), optical pulses are sent along the fiber-optic communication line connecting the remote objects, the time of arrival of optical pulses is recorded on the second object in the timeline of this object (τ i 2 ), at the time of arrival of each optical pulse to the second object, an optical return pulse is fed to the first object in the fiber optic communication line from this object, fi coding the time of arrival of optical pulses to the first object in its time scale (τ i 1 ), determine the discrepancy of the time scales of objects Δt according to the formula:
где n - количество оптических импульсов за время сличения,where n is the number of optical pulses during the comparison,
τi 2 - измеренное время прихода i-го оптического импульса в шкале времени второго объекта,τ i 2 - the measured time of arrival of the i-th optical pulse in the time scale of the second object,
τi 1 - измеренное время прихода обратного i-го оптического импульса в шкале времени первого объекта,τ i 1 - the measured arrival time of the reverse i-th optical pulse in the time scale of the first object,
ti - измеренное время излучения i-го оптического импульса в шкале времени первого объекта.t i is the measured radiation time of the i-th optical pulse in the time scale of the first object.
Усреднение данных за время сличения по каждому i-му импульсу обеспечивает повышение точности сличения.Averaging the data during the comparison for each i-th pulse provides an increase in the accuracy of comparison.
Временная диаграмма работы устройства показана на Фиг.4, где A и B - шкала времени первого и второго объектов соответственно, tA и tB - секундные метки шкал времени первого и второго объектов соответственно.A timing diagram of the operation of the device is shown in Figure 4, where A and B are the time scale of the first and second objects, respectively, t A and t B are second-time marks of the time scales of the first and second objects, respectively.
Генератор оптических импульсов может находиться и на втором объекте, при этом оптические импульсы направляются по оптоволоконной линии связи на первый объект, обратные импульсы поступают на второй объект, фиксируется время отправки оптического импульса и прихода обратного в шкале времени второго объекта, фиксируется время прихода оптического импульса со второго объекта на первый в шкале времени первого объекта, по измеренным значениям определяется расхождение шкал времени объектов.The optical pulse generator can also be located on the second object, while the optical pulses are sent via the fiber optic communication line to the first object, the return pulses are sent to the second object, the time of sending the optical pulse and the arrival of the return in the second time scale is recorded, the time of arrival of the optical pulse from the second object to the first in the time scale of the first object, the measured values determine the discrepancy of the time scales of objects.
Устройство, реализованное в соответствии с фиг.1, работает следующим образом.The device implemented in accordance with figure 1, operates as follows.
Оптический импульс с генератора оптических импульсов 4 поступает на вход блока разветвителей-объединителей 5, проходит через разветвитель 6, некоторая часть мощности оптического импульса через объединитель 7 поступает в приемник 3 оптических импульсов первого объекта, основная часть мощности импульса через разветвитель 8 поступает в оптоволоконную линию связи 9. Электрический сигнал с приемника 3 оптических импульсов поступает в таймер событий 1, который фиксирует момент излучения оптического импульса ti в шкале времени первого объекта, сформированной генератором 2 сигнала 1PPS, секундные метки которого также поступают в таймер событий 1. Информация о моменте излучения i-го оптического импульса по системе передачи информации 10, например сети Ethernet, беспроводной сети связи или другой направляется в пункт сличения шкал времени удаленных объектов.The optical pulse from the optical pulse generator 4 is fed to the input of the splitter-
Оптический импульс, пришедший по оптоволоконной линии связи на второй объект с некоторой временной задержкой τз, поступает в приемник 13 оптических импульсов второго объекта, который преобразует его в электрический сигнал, поступающий в таймер событий 11. Также в таймер событий 11 поступает сигнал 1PPS с генератора 12, формирующего шкалу времени второго объекта, что позволяет определить время τi 2 прихода оптического импульса в шкале времени второго объекта. Информация о моменте прихода i-го оптического импульса по системе передачи информации (10) направляется в пункт сличения шкал времени удаленных объектов.An optical pulse arriving via a fiber-optic communication line to a second object with a certain time delay τ s arrives at the
При этом часть мощности оптического импульса, пришедшего на второй объект, отражается от торца волокна или полупрозрачного зеркала в разъеме приемника 13 оптических импульсов второго объекта и проходит по линии связи 9 обратный путь. С временной задержкой, строго равной задержке в линии связи при прямом прохождении τз, отраженный импульс через разветвитель 8 и объединитель 7 поступает на вход приемника 3 оптических импульсов первого объекта. Сигнал с приемника 3 оптических импульсов поступает на вход таймера событий 1, который определяет время прихода оптического импульса τi 1 в шкале времени первого объекта. Информация о моменте прихода i-го обратного оптического импульса по системе передачи информации 10 направляется в пункт сличения шкал времени удаленных объектов. На основании данных о значениях ti, τi 1, τi 2 определяют расхождение шкал времени Δt удаленных объектов Δt по формуле:At the same time, part of the power of the optical pulse arriving at the second object is reflected from the end of the fiber or translucent mirror in the connector of the
где n - количество оптических импульсов за время сличения,where n is the number of optical pulses during the comparison,
τi 2 - измеренное время прихода i-го оптического импульса в шкале времени второго объекта,τ i 2 - the measured time of arrival of the i-th optical pulse in the time scale of the second object,
τi 1 - измеренное время прихода обратного i-го оптического импульса в шкале времени первого объекта,τ i 1 - the measured arrival time of the reverse i-th optical pulse in the time scale of the first object,
ti - измеренное время излучения i-го оптического импульса в шкале времени первого объекта.t i is the measured radiation time of the i-th optical pulse in the time scale of the first object.
Временная диаграмма работы устройства показана на фиг.4, где A и B - шкала времени первого и второго объектов соответственно, tA и tB - секундные метки 1PPS шкал времени первого и второго объектов соответственно.The timing diagram of the operation of the device is shown in FIG. 4, where A and B are the time scale of the first and second objects, respectively, t A and t B are the second 1PPS marks of the time scales of the first and second objects, respectively.
Работа устройства, реализованного в соответствии с фиг.2, отличается тем, что в момент прихода оптического импулса на второй объект с приемника оптических импульсов 13 электрический сигнал поступает дополнительно на генератор обратных импульсов 14, который в этот момент времени генерирует оптический импульс, поступающий через оптоволоконный объединитель 15 в оптоволоконную линию 9 связи.The operation of the device implemented in accordance with figure 2, characterized in that at the time of arrival of the optical impulse to the second object from the receiver of
Устройство, реализованное в соответствии с фиг.3, работает следующим образом.The device implemented in accordance with figure 3, operates as follows.
На втором объекте в качестве генератора оптических сигналов используется генератор электрических импульсов 16, соединенный с электронно-оптическим преобразователем 17, формирующим оптические импульсы, причем генератор электрических импульсов также соединен с таймером событий 11. Генератор, формирующий шкалу времени второго объекта 12, соединен с генератором электрических импульсов и по сигналу 1PPS генератор 16 формирует серию электрических импульсов, преобразуемых преобразователем 17 в серию оптических импульсов, поступающих на вход блока разветвителей-объединителей 5. Оптический импульс проходит через разветвитель 6, некоторая часть мощности оптического импульса через объединитель 7 поступает в приемник оптических импульсов 13 этого объекта, основная часть мощности импульса через разветвитель 8 поступает в оптоволоконную линию связи 9. Время отправки импульсов фиксируется в шкале времени этого объекта с помощью таймера событий 11, на вход которого также поступают сигналы 1PPS с генератора 12, формирующего шкалу времени этого объекта. Оптические импульсы, прошедшие через оптоволоконную линию связи 9, принимаются приемником оптических импульсов 3. Время прихода каждого оптического импульса в шкале времени первого объекта, формируемой генератором сигнала 1PPS 2, фиксируется таймером событий 1 и через систему передачи информации 10 направляется в компьютер 18. Часть мощности пришедшего на первый объект оптического импульса отражается от торца волокна или полупрозрачного зеркала в разъеме приемника оптических импульсов 3, проходит по оптоволоконной линии связи 9 обратно на второй объект и через разветвитель 8 и объединитель 7 поступает в приемник оптических импульсов 13, время прихода обратного импульса фиксируется таймером событий 11. В компьютер 18 поступает информация о временах излучения прямых и прихода обратных оптических импульсов в шкале времени второго объекта. На основании этих данных происходит автоматическое сличение шкал времени. По каналу связи между компьютером 18 и генератором 12 может происходить автоматическая синхронизация шкал времени путем введения необходимой задержки в шкалу времени второго объекта.At the second object, an
Claims (9)
где n - количество оптических импульсов за время сличения,
τi 2 - измеренное время прихода i-го оптического импульса в шкале времени второго объекта,
τi 1 - измеренное время прихода обратного i-го оптического импульса в шкале времени первого объекта,
ti - измеренное время излучения i-го оптического импульса в шкале времени первого объекта.1. A method of comparing time scales in the form of 1PPS signals at two remote objects generated by each object’s own generator by generating and registering optical signals, determining the time delay of the arrival of optical signals from one object to another by the method of processing data about the timing of signal recording, according to the results which compare time scales, which consists in the fact that at the first object, an optical pulse generator emits a sequence of n optical pulses during the comparison owls fixed time emission i-th optical pulse in a time scale of the object (t i), the optical pulses sent over the fiber link connecting the remote objects, record the time of arrival of the optical pulses on the second object in the timeline of this object (τ i 2) , at the time of arrival of each optical pulse to the second object, a reverse optical pulse is sent to the first object in the fiber optic communication line from this object to the first object, the time of arrival of optical pulses to the first object is recorded in its time scale (τ i 1 ), determine the discrepancy of the time scales of objects Δt by the formula:
where n is the number of optical pulses during the comparison,
τ i 2 - the measured time of arrival of the i-th optical pulse in the time scale of the second object,
τ i 1 - the measured arrival time of the reverse i-th optical pulse in the time scale of the first object,
t i is the measured radiation time of the i-th optical pulse in the time scale of the first object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013158647/28A RU2547662C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Method of comparison of time scales and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013158647/28A RU2547662C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Method of comparison of time scales and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2547662C1 true RU2547662C1 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=53296419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013158647/28A RU2547662C1 (en) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Method of comparison of time scales and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2547662C1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604852C1 (en) * | 2015-07-30 | 2016-12-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Device for time scales comparing and synchronizing |
RU2623840C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-06-29 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method of forming internal time scale of devices comparing and synchronizing time scale and fiber-optic reflectometers and device for its implementation |
RU2640455C2 (en) * | 2015-10-20 | 2018-01-09 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Device for timescales comparison |
RU2647650C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-03-16 | Акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | System of synchronization of spatially separated objects |
RU2664825C1 (en) * | 2017-10-10 | 2018-08-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Method of synchronization or comparison of time scales and device for its implementation (options) |
RU2715492C1 (en) * | 2019-08-20 | 2020-02-28 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | System of one- and two-side comparisons of time scales with an echo generator |
RU2715489C1 (en) * | 2019-08-20 | 2020-02-28 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method for distributed amplification of power of optical signals for systems for comparison and synchronization of time scales and optical fiber reflectometers |
RU2766058C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-02-07 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | System of counter-comparison of time scales with distributed amplification based on stimulated raman scattering effect |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2274953C1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-04-20 | Валерий Григорьевич Грачев | Real-time space-time system |
RU2301437C1 (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-20 | Институт Прикладной Астрономии Российской Академии Наук | Mode of comparison of time scale |
US7580761B2 (en) * | 2002-11-15 | 2009-08-25 | Texas Instruments Incorporated | Fixed-size cross-correlation computation method for audio time scale modification |
RU2389054C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-05-10 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН | Method for collation of time scales and device for its implementation |
-
2013
- 2013-12-30 RU RU2013158647/28A patent/RU2547662C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7580761B2 (en) * | 2002-11-15 | 2009-08-25 | Texas Instruments Incorporated | Fixed-size cross-correlation computation method for audio time scale modification |
RU2274953C1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-04-20 | Валерий Григорьевич Грачев | Real-time space-time system |
RU2301437C1 (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-20 | Институт Прикладной Астрономии Российской Академии Наук | Mode of comparison of time scale |
RU2389054C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-05-10 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН | Method for collation of time scales and device for its implementation |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2604852C1 (en) * | 2015-07-30 | 2016-12-10 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Device for time scales comparing and synchronizing |
RU2640455C2 (en) * | 2015-10-20 | 2018-01-09 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Device for timescales comparison |
RU2623840C1 (en) * | 2016-05-04 | 2017-06-29 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method of forming internal time scale of devices comparing and synchronizing time scale and fiber-optic reflectometers and device for its implementation |
RU2647650C1 (en) * | 2017-05-22 | 2018-03-16 | Акционерное общество "Российский институт радионавигации и времени" | System of synchronization of spatially separated objects |
RU2664825C1 (en) * | 2017-10-10 | 2018-08-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Method of synchronization or comparison of time scales and device for its implementation (options) |
RU2715492C1 (en) * | 2019-08-20 | 2020-02-28 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | System of one- and two-side comparisons of time scales with an echo generator |
RU2715489C1 (en) * | 2019-08-20 | 2020-02-28 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | Method for distributed amplification of power of optical signals for systems for comparison and synchronization of time scales and optical fiber reflectometers |
RU2766058C1 (en) * | 2021-04-29 | 2022-02-07 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Физико-Технических И Радиотехнических Измерений" (Фгуп "Вниифтри") | System of counter-comparison of time scales with distributed amplification based on stimulated raman scattering effect |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2547662C1 (en) | Method of comparison of time scales and device for its implementation | |
RU2604852C1 (en) | Device for time scales comparing and synchronizing | |
CN103840877B (en) | The time synchronism apparatus and method of automatic detection optical fiber asymmetric | |
CN105634643B (en) | A kind of optical fiber time Frequency Transfer method, apparatus and system based on two-way spread spectrum ranging | |
CN108964867A (en) | A kind of distance measuring method and range-measurement system | |
EP0033237A1 (en) | Information gathering system multiplexing apparatus | |
CN102742190A (en) | Synchronization method, device, and system | |
CN106571874B (en) | Optical fiber one-way time frequency transmission system and method | |
CN207603652U (en) | A kind of time dissemination system | |
CN113132046B (en) | Common-view time synchronization device and method based on mode-locked optical frequency comb | |
RU2662175C1 (en) | Device for time scale comparing | |
CN108282232A (en) | Clock system and method | |
CN112702134B (en) | Bidirectional time synchronization device, system and method | |
CN208971520U (en) | A kind of measuring system of transmission fiber delay | |
CN103592625B (en) | Based on the distributed Time-difference receiver system of photoelectric technology | |
Emardson et al. | Time transfer by passive listening over a 10-Gb/s optical fiber | |
RU2745383C1 (en) | System of one- and two-sided comparison of time scales with distributed amplification based on effect of forced combinational scattering | |
JP6823568B2 (en) | Time management device, reference time management system, and reference time management method | |
Smotlacha et al. | Optical link time transfer between IPE and BEV | |
CN211791545U (en) | Optical fiber synchronization system based on femtosecond laser bidirectional comparison | |
Siebrits et al. | Design of a low cost, compact round-trip delay measurement system for radio telescope time transfer applications | |
Siebrits et al. | Dissemination of reference signals for a next generation radio telescope | |
RU2640455C2 (en) | Device for timescales comparison | |
CN102264011A (en) | Method and device for determining time delay and performing clock synchronization based on GPON (gigabit-capable passive optical network) | |
CN103516426A (en) | Wavelength division multiplexing network optical time domain reflectometer |