Современное состояние и перспективы развития ГСВЧ Донченко С.

Описание презентации Современное состояние и перспективы развития ГСВЧ Донченко С. по слайдам

Современное состояние и перспективы развития ГСВЧ Донченко С. И. , Блинов И. Ю. ,Современное состояние и перспективы развития ГСВЧ Донченко С. И. , Блинов И. Ю. , Гончаров А. С. , Федотов В. Н. , Смирнов Ю. Ф 8 Международный симпозиум Метрология времени и пространства г. Санкт-Петербург 14 – 16 сентября 2016 г

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Состояние Государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения ЗемлиГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Состояние Государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения Земли Деятельность ГСВЧ в области фундаментального обеспечения ГЛОНАСС Основные направления развития средств воспроизведения, хранения и передачи единиц времени и частоты и шкалы времени Состояние и о сновные показатели развития комплекса средств определения и прогнозирования параметров вращения Земли Содержание

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Правовые основы исчисления времени в Российской Федерации : - ФедеральныйГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Правовые основы исчисления времени в Российской Федерации : — Федеральный закон от 26 июня 2008 г. № 102 -ФЗ «Об обеспечении единства измерений» ; — Федеральный закон от 3 июня 2011 г. № 107 -ФЗ «Об исчислении времени» ; — Постановление Правительства РФ от 23 марта 2001 г. № 225 «Об утверждении Положения о Государственной службе времени, частоты и определения параметров вращения Земли» ; — Постановление Правительства РФ № 323 от 30 апреля 2008 г «Об утверждении Положения о полномочиях федеральных органов исполнительной власти по поддержанию, развитию и использованию глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах обеспечения обороны и безопасности государства, социально-экономического развития Российской Федерации и расширения международного сотрудничества, а также в научных целях» ; Общее руководство деятельностью ГСВЧ осуществляет Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Основные направления деятельности ГСВЧ  • обеспечение независимого воспроизведения, ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Основные направления деятельности ГСВЧ • обеспечение независимого воспроизведения, хранения и передачи единиц времени, частоты и национальной шкалы времени с заданными характеристиками; • определение и прогнозирование ПВЗ с заданными характеристиками; • обеспечение потребности государства в ЭСЧВ и в информации о точном значении московского времени и календарной дате, а также в информации о ПВЗ; • метрологический и оперативный контроль ЭСЧВ, передаваемых российскими и иностранными техническими средствами и системами; • международное сотрудничество в области обеспечения единства измерений времени, частоты и определения ПВЗ; • разработка нормативной и методической документации в области обеспечения единства измерений времени, частоты и определения ПВЗ; • представление потребителям официальной информации и справочных данных ГСВЧ.

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Федеральные органы исполнительной власти и организации, участвующие в деятельности ГСВЧГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Федеральные органы исполнительной власти и организации, участвующие в деятельности ГСВЧ — Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (руководство ГСВЧ) — Федеральное агентство связи — Федеральная служба государственной регистрации, кадастра и картографии — Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды — Госкорпорация «Роскосмос» — ФАНО и Российская академия наук- Министерство промышленности и торговли Российской Федерации — Министерство обороны Российской Федерации — Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий — Министерство образования и науки Российской Федерации

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Технические средства ГСВЧ Эталонная база Эталоны МО РФ Росстандарт: ГЭТГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Технические средства ГСВЧ Эталонная база Эталоны МО РФ Росстандарт: ГЭТ 1 -2012 ВЭТ 1 -5 ВЭТ 1 -7 ВЭТ 1 -19 РЭТ 1 -1 Средства передачи ЭСЧВ Передающие средства МО РФРосстандарт: РБУ РВМ РТЗ Средства и центры метрологического обеспечения МО РФРосстандарт: ГМЦ ГСВЧ ПМК ГСВЧ: г. Иркутск г. Хабаровск г. Новосибирск г. П-Камчатский Средства и центры определения ПВЗ Средства МО РФЦентры обработки и анализа данных ПВЗ: ГМЦ ГСВЧ ИПА РАН ЦНИИМАШ ИНАСАН Средства ОПВЗ: ГНСС РСДБ СЛД

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» ГЭТ 1 -2012 ВЭТ 1 -19 ВЭТ 1 -5 РЭТГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» ГЭТ 1 -2012 ВЭТ 1 -19 ВЭТ 1 -5 РЭТ 1 ВЭТ 1 -7 ЦС-М Зеленчукская Светлое Бадары РСДБ Квазар КВО TWSTFT КОС НАП КНС ЭВЧ ЭПВЧАЦУС «Цель » Эталонная база ГСВЧ Бадары

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Состав Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалыГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Состав Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1 -2012 Комплекс передачи единиц времени, частоты и национальной шкалы времени. Государственный первичный эталон единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1 -2012 Комплекс хранения национальной шкалы времени. Комплекс воспроизведения единиц времени и частоты Комплекс средств технического обеспечения

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Комплекс воспроизведения единиц времени и частоты Комплекс предназначен для независимогоГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Комплекс воспроизведения единиц времени и частоты Комплекс предназначен для независимого воспроизведения единиц времени и частоты в соответствии с определением секунды в Международной системе единиц. В состав комплекса входят метрологические цезиевые реперы частоты:

Характеристики Cs. FO 2 ГЭТ 1 -2012 Circular T 315 BIPM Нестабильность частоты yХарактеристики Cs. FO 2 ГЭТ 1 -2012 Circular T 315 BIPM Нестабильность частоты y (1 сут) ≈ 1 E-15 НСП Cs. FO 2 ≤ 5, 0 · 10 —

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Комплекс хранения национальной шкалы времени Комплекс предназначен для хранения единицГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Комплекс хранения национальной шкалы времени Комплекс предназначен для хранения единиц времени и частоты, расчёта национальной шкалы времени, проведения внутренних сличений, формирования рабочих шкал времени, для выдачи опорных сигналов на другие технические средства ГЭВЧ и ГМЦ ГСВЧ, для проведения сравнений национальной шкалы времени с удалёнными шкалами времени. Стандарты частоты и времени водородные Ч 1 -75 А Комплекс формирования рабочих шкал времени Комплекс внутренних сличений

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Характеристики нестабильности водородных стандартов Ч 1 -75 А Нестабильность частотыГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Характеристики нестабильности водородных стандартов Ч 1 -75 А Нестабильность частоты выходных сигналов y (1 сут) ≤ 5, 0 · 10 -16 1 10 100000 10000004. 0 E-16 4. 0 E-154. 0 E-14 10 9 110 111 112 τ и , с 1 10 100000 10000004. 0 E-16 4. 0 E-154. 0 E-14 115 116 117 τ и , с

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Комплекс передачи единиц времени, частоты и национальной шкалы времени КомплексГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Комплекс передачи единиц времени, частоты и национальной шкалы времени Комплекс предназначен для передачи единиц времени, частоты и национальной шкалы времени вторичным и рабочим эталонам и средствам измерений времени и частоты в соответствии с требованиями Государственной поверочной схемы для средств измерений времени и частоты. Стационарный комплект аппаратуры дуплексных сличений шкал времени. ПКЧВ-М Перевозимый комплект аппаратуры дуплексных сличений шкал времени Специализированные временные приёмники сигналов ГНСС TTS-3, TTS-4 и GTR

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» ФГУП ВНИИФТРИ предоставляет открытый доступ к серверам синхронизации шкал времениГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» ФГУП ВНИИФТРИ предоставляет открытый доступ к серверам синхронизации шкал времени c UTC(SU) по протоколу NTP: 4 сервера stratum 1 размещенные на ГЭВЧ и 4 сервера stratum 1, размещенные на вторичных эталонах. Все сервера предоставляют доступ по протоколу NTPv 4 IPv 4 в соответствии со стандартом RFC-5905. Синхронизация шкал времени с UTC(SU) через сеть интернет

Алгоритм формирования национальной шкалы времени UTC(SU) 8 комплектов Ч 1 -75 A используются дляАлгоритм формирования национальной шкалы времени UTC(SU) 8 комплектов Ч 1 -75 A используются для хранения TA(SU)МЦР «Фонтан» независимо воспроизводит единицы времени и частоты Шкала TA(SU) рассчитывается на основе результатов измерений отклонения частот ВС относительного МЦР «Фонтан» Шкала UTC(SU) рассчитывается на основе TA(SU) [UTC — UTC(SU)] ≤ 7 нс Физическая реализация UTC(SU) формируется в режиме реального времени Потребители. ГЭВЧ

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Характеристики формирования национальной шкалы времени UTC(SU) в 2016 году ПогрешностьГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Характеристики формирования национальной шкалы времени UTC(SU) в 2016 году Погрешность согласования шкалы времени UTC(SU) с UTC в 2016 г не превышает ± 7 нс CIRCULAR T 336 – 344 BIPM 0 1/16 31/0 1/16 0 2/0 3/16 0 1/0 4 /16 0 2/0 5/16 0 1/0 6/16 0 2/0 7 /16 0 1/0 8/16 0 1/0 9/16 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1234 567 ns UT C(PT B) UT C(SU) UT C(USNO)

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Рост точности формирования шкалы времени UTC(SU) в последнее десятилетие ТочностьГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Рост точности формирования шкалы времени UTC(SU) в последнее десятилетие Точность согласования шкалы времени UTC(SU) с UTC за последние 10 лет выросла на порядок 20 0 5 20 0 6 20 0 7 20 0 8 20 0 9 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 150 510 1520 2530 354 0 4 550 нс UT C — UT C(USNO) UT C — UT C(SU)20052006200720082009201020112012201320142015 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 нс UTC(SU) UT C(USNO) CIRCULAR T BIPM MJD 53374 – MJ

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Деятельность ГСВЧ в области фундаментального обеспечения ГЛОНАСС Основу средств фундаментальногоГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Деятельность ГСВЧ в области фундаментального обеспечения ГЛОНАСС Основу средств фундаментального обеспечения системы ГЛОНACC составляют технические средства ГСВЧ, образующие: В соответствии с Постановлением Правительства от 30. 04. 2008 г. № 323 Федеральному агентству по техническому регулированию и метрологии, осуществляющему руководство ГСВЧ, поручено обеспечение системы ГЛОНАСС эталонными значениями времени и частоты, национальной шкалой времени и данными о параметрах вращения Земли» . — комплекс средств формирования национальной шкалы времени UTC(SU) — комплекс средств определения и прогнозирования параметров вращения Земли — комплекс средств уточнения фундаментальных астрономо-геодезических параметров

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Состав комплекса средств формирования национальной шкалы времени UTC(SU) Комплекс средствГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Состав комплекса средств формирования национальной шкалы времени UTC(SU) Комплекс средств формирования UTC(SU) Средства воспроизведения единиц времени и частоты Средства хранения UTC(SU ) Средства передачи UTC(SU) в ГНС ГЛОНАСС В качестве основных средств формирования UTC(SU) служат технические средства Государственного первичного эталона единиц времени, частоты и национальной шкалы времени (ГЭВЧ)

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Основные направления развития комплекса средств формирования национальной шкалы времени UTC(SU)ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Основные направления развития комплекса средств формирования национальной шкалы времени UTC(SU) • модернизация комплексов хранения национальной шкалы времени UTC(SU) для обеспечения её согласования с Международной шкалой координированного времени UTC не более ± 3 нс; • разработка высокоточных средств сравнений национальной шкалы времени со шкалой времени системы ГЛОНАСС и другими удалёнными хранителями шкал времени; • создание хранителя единиц времени и частоты на основе «фонтана» атомов рубидия с нестабильностью не более (1, 0÷ 2, 0)· 10 -16 ; • создание оптического стандарта частоты с неисключенной систематической погрешностью воспроизведения единиц времени и частоты не более 1, 0· 10 -16 ; • исследования по созданию высокоточного канала передачи эталонных сигналов времени и частоты по волоконно-оптической линии связи. ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС» на 2012 – 2020 годы

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Целевые показатели реализации ФЦП ГЛОНАСС в части национальной шкалы времениГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Целевые показатели реализации ФЦП ГЛОНАСС в части национальной шкалы времени 2014 2015 2016 2017 2018 2019 20200 510 1520 2530 354 0 45 50 DT, нс Требования к точности перед ачи UTC(SU) системой ГЛОНАСС Требования к точност и согласования UTC(SU) с UTC ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС» на 2012 – 2020 годы

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Комплекс формирования  шкалы времени Комплекс сравнений шкал времени поГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Комплекс формирования шкалы времени Комплекс сравнений шкал времени по сигналам ГНСС Комплекс дуплексных сравнений шкал времени Комплексы управления и информационного обмена БКВЧ Опытный образец эталонного комплекса времени и частоты ЭКВЧ Модернизация комплексов хранения национальной шкалы времени

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Модернизация комплексов хранения национальной шкалы времени Стандарт частоты и времениГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Модернизация комплексов хранения национальной шкалы времени Стандарт частоты и времени водородный (4 шт. ) Устройство сличения частот сигналов Устройство сличения шкал времени Опытный образец базового комплекса времени и частоты БКВЧ

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Характеристики нестабильности частоты водородных стандартов БКВЧ Нестабильность частоты СЧВВ неГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Характеристики нестабильности частоты водородных стандартов БКВЧ Нестабильность частоты СЧВВ не превышает 3 х10 -16 при времени измерения 1 сутки

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Хранитель единиц времени и частоты на основе «фонтана» атомов рубидияГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Хранитель единиц времени и частоты на основе «фонтана» атомов рубидия Оптическая часть Атомный спектроскоп Нестабильность единицы частоты (СКДО) ≤ 2 х10 —

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Экспериментальный образец Система вторичного охлаждения. Оптический репер частоты на атомахГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Экспериментальный образец Система вторичного охлаждения. Оптический репер частоты на атомах стронция Неисключенная систематическая относительная погрешность воспроизведения частоты ≤ 1 х10 —

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» 1970 1980 1990 2000 2010 202010 -1810 -1610 -1410 -12ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» 1970 1980 1990 2000 2010 202010 -1810 -1610 -1410 -12 Годыто ч н о с ть H Ca Hg + Sr Sr NIST Al + -1 Hg + Оптические часы (решетки) Оптические часы (ионы) Hg + Yb + Al + PTBSr + Цель РТВ NIST Al + -2( Т)-Цезиевый репер частоты ВНИИФТРИ теплового типа (ГЭТ 1 -98) (Т) (Ф)-Цезиевый репер частоты ВНИИФТРИ фонтанного типа (ГЭТ 1 -2012) (Ф) (О)(О) –Оптический стандарт ВНИИФТРИ на атомах стронция (План 2016 г. )Совершенствование стандартов частоты и времени

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Перспективные методы сравнений шкал времени на базе станций КОС ФГУПГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Перспективные методы сравнений шкал времени на базе станций КОС ФГУП «ВНИИФТРИ» , п. Менделеево ВС филиал ФГУП «ВНИИФТРИ» , г. Иркутск Потенциальная погрешность сравнений шкал времени ≤ 50 пс • .

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Состояние комплекса средств определения и прогнозирования параметров вращения Земли ТочностьГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Состояние комплекса средств определения и прогнозирования параметров вращения Земли Точность знания положения оси вращения Земли < 5 см Достигнуто следующее значение целевого показателя средств фундаментального обеспечения ГЛОНАСС в части определения параметров вращения Земли (ПВЗ): Получены следующие основные результаты: 2) Достигнуты следующие точности определения ПВЗ отечественными средствами: Погрешность определения координат полюса в оперативном режиме: < 2 мс дуги (6 см в линейной мере) в апостериорном режиме: < 1 мс дуги (3 см в линейной мере) Погрешность определения углов прецессии/нутации < 1 мс дуги (3 см в линейной мере) Погрешность определения Всемирного времени в оперативном режиме: < 70 мкс (3 см в линейной мере) в апостериорном режиме: < 30 мкс (1, 5 см в линейной мере)1) Достигнута независимость отечественных ПВЗ от данных международных средств измерений и, прежде всего, РСДБ

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Разности оперативных значений ПВЗ ГСВЧ и серии ПВЗ C 04ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Разности оперативных значений ПВЗ ГСВЧ и серии ПВЗ C 04 Международной службы вращения Земли и опорных систем координат

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Технические средства ГСВЧ для измерений с целью определения ПВЗ, расположенныеГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Технические средства ГСВЧ для измерений с целью определения ПВЗ, расположенные на территории России и стран СНГ Радиоинтерферометрические обсерватории РСДБ-комплекса КВАЗАР-КВО (РСДБ) Навигационные приемники (ГНСС) Спутниковые лазерные дальномеры (СЛД, КОС)

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Технические средства пункта определения ПВЗ ГМЦ ГСВЧ Средства ГНСС СЛДГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Технические средства пункта определения ПВЗ ГМЦ ГСВЧ Средства ГНСС СЛД (КОС) Вычислительные средства

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» ЦЕЛЕВОЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ПО ПВЗ Требования к точности определения ПВЗ вГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» ЦЕЛЕВОЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ПО ПВЗ Требования к точности определения ПВЗ в ФЦП ГЛОНАСС на 2012 -2020 гг. определяются показателем: Q 9 = СКО (ПВЗRus – ПВЗC 04) ПВЗRus – значения Всемирного времени, координат полюса, углов прецессии/нутации, определенных отечественными средствами; ПВЗC 04 – значения Всемирного времени, координат полюса, углов прецессии/нутации, определенных МСВЗ Целевые показатели комплекса средств определения и прогнозирования ПВЗ КСФО ГЛОНАСС : ТРЕБОВАНИЯ К ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПВЗ ОТЕЧЕСТВЕННЫМИ СРЕДСТВАМИ К 2020 ГОДУ Погрешность определения координат полюса в оперативном режиме: < 6 мм (0, 2 мс дуги) в апостериорном режиме: < 2 мм (67 мкс дуги) Погрешность определения углов прецессии\нутации < 3 мм (0, 1 мс дуги) Погрешность определения Всемирного времени в оперативном режиме: < 20 мкс (9 мм) в апостериорном режиме: < 10 мкс (4, 5 мм)

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Выводы: ГСВЧ обеспечивает потребности страны в узаконенной информации о точномГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Выводы: ГСВЧ обеспечивает потребности страны в узаконенной информации о точном времени, эталонных частотах и параметрах вращения Земли согласно требованиям Постановлений Правительства РФ № 225 и № 323. Достигнутые характеристики технических средств ГСВЧ соответствуют современному уровню развития средств измерений времени и частоты в мире. Выполнение мероприятий ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС» на 2012 – 2020 годы, направленных на создание и модернизацию средств формирования UTC(SU) и средств определения ПВЗ, обеспечит выполнение целевых показателей ГЛОНАСС в части средств фундаментального сегмента.

ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Благодарю за внимание! ГНЦ РФ ФГУП «ВНИИФТРИ» Благодарю за внимание!