中國計(jì)量院為多家實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)時(shí)間傳遞鏈路 

 日前，計(jì)量局(BIPM)發(fā)布《月際時(shí)間公報(bào)(CIRCULAR T)》，包括新加坡、蒙古、中國香港等國家和地區(qū)的6家原子時(shí)(TAI)合作參加實(shí)驗(yàn)室保持的地方協(xié)調(diào)時(shí)的時(shí)間鏈路校準(zhǔn)結(jié)果被其認(rèn)可并發(fā)布。其校準(zhǔn)均由中國計(jì)量科學(xué)研究院(NIM，以下簡稱“中國計(jì)量院”)實(shí)施，不確定度由大20納秒(ns)降至約2.5 納秒(ns)水平。作為9個(gè)可實(shí)施這類校準(zhǔn)且被BIPM認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室之一，此次中國計(jì)量院對多家國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室的校準(zhǔn)同時(shí)帶動提升了我國各地方協(xié)調(diào)時(shí)整體水平。
　　協(xié)調(diào)世界時(shí)：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間
　　協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)是通用的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，由計(jì)量局主導(dǎo)，將60多個(gè)國家(地區(qū))的80多個(gè)守時(shí)實(shí)驗(yàn)室合作建立的原子時(shí)(TAI)進(jìn)行閏秒操作后產(chǎn)生。各國參與TAI合作的實(shí)驗(yàn)室均需要通過GPS或衛(wèi)星雙向時(shí)間傳遞鏈路將各自保持的地方協(xié)調(diào)時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至計(jì)量局(BIPM)。BIPM結(jié)合被其認(rèn)可的、來自包括中國的NIM5激光冷卻-銫原子噴泉鐘在內(nèi)的10個(gè)國家的10多臺“世界準(zhǔn)”的“基準(zhǔn)鐘”數(shù)據(jù)計(jì)算UTC，結(jié)果通過時(shí)間公報(bào)(Circular T)發(fā)布，并反饋各守時(shí)實(shí)驗(yàn)室?？茖W(xué)家們的一系列努力，終產(chǎn)生我們?nèi)粘Ｋ褂玫臉?biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
　　我國時(shí)間溯源的源頭——國家時(shí)間頻率計(jì)量基準(zhǔn)
　　我國時(shí)間頻率計(jì)量體系的源頭保存在中國計(jì)量科學(xué)研究院國家時(shí)間頻率計(jì)量中心，即國家時(shí)間頻率計(jì)量基準(zhǔn)，包括秒長國家計(jì)量基準(zhǔn)和原子時(shí)標(biāo)國家計(jì)量基準(zhǔn)，是統(tǒng)一時(shí)間頻率量值的依據(jù)。其中秒長國家計(jì)量基準(zhǔn)是中國計(jì)量院研制的NIM5激光冷卻-銫原子噴泉鐘，3000萬年不差一秒;原子時(shí)標(biāo)國家計(jì)量基準(zhǔn)是UTC(NIM)，與UTC偏差在±5 ns內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)合成不確定度優(yōu)于2 ns。終產(chǎn)生和保持高度準(zhǔn)確和穩(wěn)定的國家統(tǒng)一使用的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間——北京時(shí)間。
　　協(xié)調(diào)世界時(shí)的時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)
　　據(jù)中國計(jì)量院時(shí)間頻率所研究員梁坤介紹，所有UTC時(shí)間鏈路在傳遞時(shí)間信號時(shí)都會產(chǎn)生時(shí)間時(shí)延，給各國的守時(shí)實(shí)驗(yàn)室溯源到UTC的實(shí)際準(zhǔn)確性帶來不同程度的影響。“在需要精密測量的領(lǐng)域，幾十納秒量級的時(shí)間偏差，所產(chǎn)生的影響是非常嚴(yán)重的。”梁坤說，“因此必須準(zhǔn)確測出時(shí)間信號在傳遞鏈路中的時(shí)延，并進(jìn)行補(bǔ)償——也就是對鏈路進(jìn)行校準(zhǔn)。”
　　為解決UTC時(shí)間傳遞鏈路的校準(zhǔn)問題，2012年，計(jì)量局制定了《TAI參加實(shí)驗(yàn)室時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)框架》。該框架，按相關(guān)時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)技術(shù)能力將各國參加TAI合作的實(shí)驗(yàn)室分為G1、G2兩類，G1實(shí)驗(yàn)室可為G2實(shí)驗(yàn)室提供校準(zhǔn)。中國計(jì)量院守時(shí)實(shí)驗(yàn)室是我國大陸地區(qū)、9家一類(G1)實(shí)驗(yàn)室之一。我國大陸地區(qū)另有中科院國家授時(shí)中心和北京無線電計(jì)量測試技術(shù)研究所兩家G2實(shí)驗(yàn)室。
　　時(shí)間傳遞中的中國貢獻(xiàn)
　　梁坤介紹說，中國計(jì)量院從2009年開始研究GPS時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)技術(shù)，2014年自主研制了基于NIM-TF-GNSS-2可移動時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)系統(tǒng)。由該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)精密時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)，不確定度可達(dá)1.5納秒，即到小數(shù)點(diǎn)后9位，是目前參加原子時(shí)合作機(jī)構(gòu)與UTC的GNSS時(shí)間傳遞鏈路的優(yōu)質(zhì)校準(zhǔn)不確定度。中國計(jì)量院先后為新加坡國家計(jì)量中心、蒙古國標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)量局、香港標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室、香港天文臺、中國科學(xué)院國家授時(shí)中心、北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心等境內(nèi)外多家相關(guān)機(jī)構(gòu)實(shí)施了時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度均達(dá)到2 ns~ 3 ns水平。
　　2016年成功主導(dǎo)了與亞太地區(qū)另外2家G1實(shí)驗(yàn)室的鏈路校準(zhǔn)方法比對和實(shí)驗(yàn)展示。編制的基于自主研制的可移動時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)系統(tǒng)的時(shí)間傳遞鏈路校準(zhǔn)指南，已被亞太計(jì)量規(guī)劃組織時(shí)間頻率技術(shù)委員會認(rèn)可作為時(shí)間鏈路校準(zhǔn)操作規(guī)范。通過研討會對多個(gè)發(fā)展中的學(xué)員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)。
　　據(jù)了解，中國計(jì)量院在GNSS時(shí)間傳遞及其鏈路校準(zhǔn)和相關(guān)裝置研發(fā)方面有著深厚的積淀和豐富的經(jīng)驗(yàn)。在國內(nèi)，中國計(jì)量院已為我國航天、通信、電力、計(jì)量、科學(xué)研究等多個(gè)行業(yè)的數(shù)十家單位提供了多頻次的時(shí)間傳遞鏈路和傳遞裝置校準(zhǔn)服務(wù)，地域覆蓋我國多地，為提升我國守時(shí)實(shí)驗(yàn)室整體水平、提高我國時(shí)間頻率用戶授時(shí)、用時(shí)能力做出了重要貢獻(xiàn)。