北斗时间传递接收机硬件延迟校准不确定度取得亚纳秒级突破

北斗时间传递接收机硬件延迟校准不确定度取得亚纳秒级突破 post thumbnail image

时频传递链路校准是时间和频率量值精准传递的关键与必要前提,传统的分步绝对校准技术存在校准步骤复杂、不确定度来源多的硬性问题。北京交通大学时间实验室(TimeLab, TLab)针对亚纳秒级需求提出整体绝对校准技术,在校准过程中将时频传递接收机视为统一单元(包含GNSS接收机主机、GNSS接收天线及天线馈线线缆)进行整体校准,进而解算接收机硬件延迟值。

整体绝对校准技术契合于TLab申报的国家重点研发计划地球观测与导航重点专项课题-《精准时间网络链路校准技术》(2021YFB3900704)。

从整体绝对校准技术的提出到验证,TLab从原理实现与系统构建层面分步深入探究并设计了北斗频点信号特点及测量方案,形成了时间频率传递接收机在北斗B1I、B3I、B1C与B2a的多频点精密校准能力。同时,TLab对应开发了TLab-TFS-AC绝对校准系统。

同时研制GNSS时间频率传递接收机、时间间隔计数器、频率/秒脉冲信号分配放大器及秒脉冲信号生成等装置。

GNSS时间频率传递接收机

1U机架式秒脉冲生成器

秒/频率信号分配放大器

便携封装式秒脉冲生成器

TLab秉着切实推进课题《精准时频网络链路校准技术》实施,加强课题各参加单位及相关行业、地方计量机构技术交流,促进精准时频网络链路校准技术推广应用的目标,已与中国计量科学研究院、北京卫星导航中心等单位开展了校准实验与交叉验证,共校准时间传递链20余套,紧密契合北斗定位、导航与授时应用扩展的技术需求,可进一步支撑远程精准时间传递与计量一体化网络建设。经测试验证,整体绝对校准技术测量合成标准不确定度可优于0.7 ns。2024年,课题《精准时频网络链路校准技术》顺利通过了中国计量科学研究院组织的综合绩效评价验收。

基于整体绝对校准技术研究内容与成果,TLab团组梁坤教授应邀参加多次学术会议并作报告。

2023年,梁坤教授应邀赴温州参加全国时间频率学术会议,作“GNSS时间传递装置硬件时延测量方法研究”报告。

2024年,梁坤教授应EFTF组委会邀请赴瑞士参加EFTF 2024,并于“MW and NW T&F Transfer 1 Session”小组进行了主题为“不确定度小于1 ns的北斗时间传递接收机绝对校准”的报告。

同年,梁坤教授应德国联邦物理技术研究院暨IMEKO组委会邀请,赴德国参加IMEKO 2024,于TC11 工作组Session进行了主题为Absolute calibration for BDS time transfer receiver的报告。

基于整体绝对校准技术研究内容与成果,梁坤教授与研究生李雨峰、余沺、焦祥旭等合作,发表SCI期刊论文2篇:“Hardware delay measurement for BDS time transfer receiver with sub-nanosecond uncertainty”及“Coaxial cable delay measurement with different methods: analyzing influential factors and quantifying numerical effects”;EI期刊论文2篇:“北斗时频传递链整体绝对校准技术研究”及“北斗时频传递接收机内延迟校准方法的实验研究”。专利1项:《时频传递接收机硬件延迟整体绝对测量方法及装置》。国家规范1项:《全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规范》。

2026年,TLab团队基于研究内容及成果计划与国际计量局(BIPM)展开合作,致力为BIPM及国际原子时(TAI)合作相关机构多类型时间传递接收机GPS、BDS及Galileo重要频点的硬件延迟校准做出贡献。

Related Post