通过电波或光波作为媒介传递时间频率量值对远程被校准对象进行的时间频率校准。计量标准的任务包括保证测量器具给出的量值准确、稳定,通过校准追溯至国家计量基准。
通常情况下,校准时需将待校标准和参考标准(基准)置于同一实验室,经直接比对后得到校准结果。在不移动时间频率标准的情况下对它们进行远程校准,既节省了时间频率标准运输所需的人力、时间和费用,又避免了时间频率标准在运输途中所可能遭受的额外损失和风险。远程校准时,时间频率量值通过电波或光波进行远距离传递,不需要逐级传递。随着以GPS为代表的全球卫星导航系统(GNSS)的广泛应用,由于GNSS设备成本不高、观测量质量高、可靠性好、使用方便等,GNSS时间频率传递成为远程时间频率校准的主要手段。GNSS除包含GPS系统外,还有俄罗斯的GLONASS系统、中国的北斗卫星导航系统(BDS)、欧洲的伽利略(Galileo)系统。在利用GNSS的远程时间频率校准中,选择正确的参考时间频率标准尤为重要。以GPS为例,仅使用单向GPS授时技术溯源至GPS存在着众多误差源的影响,也无法保证校准的合法溯源性。从安全性、可靠性、实用性以及法制性角度出发,时间频率溯源至国家时间频率计量基准是必要的。
美国国家标准技术研究院(NIST)以及一些先进国家计量院,已开展通过GNSS共视比对技术进行时间频率校准等相关服务,尤其是NIST分别开发了针对远程时间和频率校准服务的装备TMAS和FMAS,进一步研制了NISTDO系统,可输出5 MHz/10 MHz频率和1PPS信号,NISTDO基于web及GPS共视比对技术准实时溯源至UTC(NIST)完成时间频率溯源,时间频率标准源与UTC(NIST)时刻偏差绝对值优于10 ns,频率不确定度达到1e-14(24 h内),系统性能在稳定度、准确度等指标上处于世界领先水平。由中国计量科学研究院(NIM)研制的NIMDO基本达到了与NIST接近的水平。
组成 远程时间频率校准分为三个部分,包括用于作为参考标准的本地时间频率参考、进行远程时间频率传递的测量系统、待校准的时间频率源和数据处理系统。本地参考时间频率标准和待校准时间频率源通过远程时间频率传递测量系统连接,校准结果由数据处理系统处理得到。
分类 以校准中所使用的远程传递方法进行划分可有多种远程时间频率校准,最主要的为基于GNSS时间频率传递的远程校准,又可细分为GNSS码基远程时间频率校准和GNSS载波相位基远程时间频率校准。
GNSS码基的远程时间频率校准 校准时,使用GNSS码基的时间频率传递方法,可进行实时校准,利用此方法校准的不确定度A类评估典型结果在ns量级。
GNSS载波相位基的远程时间频率校准 校准时,使用GNSS载波相位基的时间频率传递方法,进行非实时校准,利用此方法校准的不确定度A类评估典型结果在亚ns量级。