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时间频率传递、溯源与共享平台专题服务建设
2020-05-20
“时间”是目前准确度最高、应用最广的物理量，是描绘物体行为的基本量；时间单位“秒”是国际单位制7个基本单位中最基础也是最重要的一个。时间在日常生活、科研、航空航天、国家经济、国防建设和其他不同领域中都有着十分重要的意义。多个计量技术机构、高精密仪器科研单位、GNSS(Global Navigation Satellite System, 全球导航卫星系统)终端研究机构以及通信、交通等行业相关机构都使用了不同等级的时间频率标准，其使用者需要通过与溯源至更高精度的标准源（如原子时标国家计量基准UTC(NIM)）进行时间频率比对，保持原子钟的准确运行，这样就产生了对这些时间频率标准溯源校准的问题。通常情况下，时间频率标准如需校准，需要将待校准的时间频率标准设备和校准用时间频率标准设备置于同一实验室，经直接比对法比对后得到校准结果。而在这些时间频率标准中，大部分为不适合或不能运输移动的设备，因此基于远程时间频率传递的溯源方法应运而生，它可以在不移动时间频率标准设备的情况下对时间频率标准进行远程校准完成溯源，既节省了时间频率标准设备运输所需的人力、时间和费用，又避免了时间频率标准设备在运输途中所可能遭受的额外损失和风险。此外，随着高精密时间频率在各行业越来越广泛和深入的应用，其实时性要求越来越高。因此远程时间频率实时溯源变得尤为重要。
国家计量科学数据中心（网址：https://www.nms.org.cn/nms/index.html）致力于收集、整理、存储我国范围内计量领域的科学数据，发布权威的计量数据产品，为客户提供便利的计量数据服务。数据中心的数据包括计量参考数据、计量科研数据、计量基标准数据、计量检测数据等，可为政府、计量技术机构、科研人员以及相关企业提供精准、安全、可靠、可信的计量大数据服务。为适应我国数字经济发展，支撑数字中国建设，国家计量科学数据中心以“成为在国际上有广泛影响力的计量科学数据中心”为发展目标，所提供的时间频率传递、溯源与共享平台专题服务（网址：https://www.nms.org.cn/sjpl/index.jhtml）配合国内外所有使用NIMDO（UTC(NIM) Disciplined Oscillator，UTC(NIM)驯服的振荡器）的用户，以及其他溯源至保持的原子时标国家计量基准UTC(NIM)的用户，实现远程时间溯源技术支撑，其界面（图1）栏目为标准时间、概念原理、新闻动态、方法装置、规范标准、信息发布、专业工具、应用案例、问题讨论和文献论著，其中包含了自主开发的远程时间实时溯源比对平台（图2）和比对传递数据综合处理平台（图3）。
“时间频率传递、溯源与共享平台专题服务”是国家计量科学数据中心的一项重要专题服务，也是“空间导航与定位NQI技术集成及应用示范”项目课题一“卫星导航远程时间频率传递及溯源应用示范”的重要服务平台。平台通过网络等通信手段，使远程时间频率源实时与原子时标国家计量基准UTC(NIM)进行比对同步，以实现输出与UTC(NIM)实时溯源的时间频率信号。同时为了更好地为远程时间频率溯源体系中各用户提供实时比对结果信息，研究了实时时间频率数据流远程传输存储技术、基于Web的实时时间频率比对及发布技术，构建了远程时间频率实时比对及发布系统，提供可参考到UTC(NIM)、国际标准时间-协调世界时UTC直至SI（国际单位制）秒的实时及后处理时间频率数据相关服务。
远程时间实时溯源比对平台实时更新，发布用户观测站与UTC(NIM)参考站和其他用户之间的比对信息，以及平台重要的技术指标和统计分析结果，使用户及时获取各自当前远程时间溯源相关信息（图4），了解其他关联用户的运行情况。远程时间实时溯源比对平台实时地通过FTP（Network Time Protocol, 网络时间协议）获取各观测站的测量数据，利用共视比对和全视比对方法对两个观测站的实时数据进行远程比对，得到时间偏差、频率偏差等变化情况及统计分析结果，为用户提供远程实时溯源情况，使用户能够及时、有效地获取最新动态。
比对传递数据综合处理平台作为远程时间溯源比对技术工具，具备了站点间的定期、定时的后处理功能，使得用户能够及时获取远程比对测量的时差频差等信息，为用户提供技术上的支持。比对传递数据综合处理平台登陆后（图5），通过FTP或者本地获取比对站点的数据，利用共视比对和全视比对方法对所选取时间段的数据进行分析计算，为用户提供时频比对的结果和相关信息（图6），方便用户有效获取链路比对状态。
专题服务重点任务包括：实现可靠、精密、稳定、连续的远程时间频率标准生成和原子时标国家计量基准的实时高效溯源，形成覆盖重要省市和重点行业等的远程时间频率溯源示范体系，提供各种相关数据服务支撑体系运行；同时提供其它时间频率传递、溯源与共享相关数据服务。根据时间频率用户不同阶段的需求，专题服务目标进行适时更新。服务对象包括包括各计量测试、科学研究、航空航天、导航通信、电力、金融、公安消防及交通等行业用户。
