英美為什么特別關注高精度安全授時?
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每個人,在一定條件下和不同場景中,真正一刻離不開的是什么?是空氣,實際上,不管你愿意不愿意,人們真正離不開的是時間空間,這是與生俱來的物事,而且是一點點都不能離開,這就是無時不在、無處不在、無所不在。時間,歷來都是人們關心的重點,我國農(nóng)歷所創(chuàng)造的24個節(jié)氣,總是讓人感到那么神奇。
而隨著科技和社會進步,時間技術是走在科學技術前面的技術,由于原子鐘的出現(xiàn),讓時間成為可計量物理量中測量精度達到最高的物理量,現(xiàn)在已經(jīng)有幾億年累計誤差僅為1秒的產(chǎn)品,這是一種了不起的存在。
人們經(jīng)常說,我們依托兩大參考基準,這就是空間和時間。現(xiàn)在可以說,時間是基準的基準,因為我們可以利用高精度是時間測量,來得到距離。衛(wèi)星導航系統(tǒng)就是利用測量信號傳播時間來測量距離。
由時間,可以產(chǎn)生電信號的頻率,現(xiàn)代信息社會,人們推進無線電革命,為了擴展帶寬,使用的頻率越來越高,要求頻率的穩(wěn)定性也越來越高,高精度時間的提供成為關鍵。高精度時間,不僅僅用來定時,還要用來作為控制手段,甚至是遠程控制,那么時間同步技術又非常重要。

衛(wèi)星導航系統(tǒng),所提供的定位導航授時(PNT)信息,以往大家更多的關心定位與導航,對于時間則缺少關注。
近些年來,各個國家才逐步對于時間加以重視,而且關心能夠?qū)崿F(xiàn)泛在服務的PNT,韌性PNT,或者說是確保的PNT,尤其是韌性的授時(包括定時和同步),因為它首先關于到重大基礎設施的安全,移動通信網(wǎng)絡和基站都利用標配化的高精度時間和頻率配置,以及時間同步,其源自于衛(wèi)星導航,同樣能源網(wǎng)絡的定時和同步運作,也離不開高精度時間源,離不開衛(wèi)星導航提供的信息源,交通物流網(wǎng)絡和金融證券網(wǎng)絡還是離不開精準的時間及其同步。
特別是,在數(shù)字施工和智能建造過程中,大量的施工機械和機械在現(xiàn)場的協(xié)同運作,在大型港口、機場、公路、鐵路建設工地和施工現(xiàn)場,不僅僅需要精準的定位導航,還需要進行機械的遙控運作,所以高精度定時和時間同步,是至關重要的。
美國總統(tǒng)特朗普,在其下臺之前,還耿耿于心地發(fā)布了一個總統(tǒng)令,關于基礎設施負責任的安全應用,主要還是指GPS高精度的可靠的時間及其同步應用。無獨有偶,近日英國政府在大力推進韌性時間、頻率和同步應用,撥款670萬英鎊準備構建韌性授時總體架構。
英國國家授時中心將進行兩階段的資助研究和應用示范,重點是“創(chuàng)新傳播和應用韌性時間、頻率和同步”。近日所宣傳的第一輪,其成本在50,000到250,000英鎊之間。這一輪的目標是進行項目可行性研究。
該輪融資的總金額為200萬英鎊。4月20日為有興趣的人士舉行情況介紹會。七月底發(fā)布中榜者名單。
第二輪和剩余資金將用于技術的應用演示。成立英國國家授時中心的成立是為了回應多項國家研究,以及應對天基授時服務的脆弱性問題。2012年,嚴重的太陽風暴被稱為日冕物質(zhì)拋射,列在英國國家風險登記冊上。盡管極少發(fā)生這樣的事件,但這些事件一旦發(fā)生就會破壞太空和地面資產(chǎn)。
下個月是紐約鐵路風暴100周年。那一次事件是如此強大,致使美國和歐洲電報局損失嚴重,電路的保險絲燒斷,設備損壞。甚至水下電報電纜流量也受到影響。
專家說,如果今天要這樣一場風暴襲擊地球,那可能會損壞GPS和其他GNSS衛(wèi)星。至少,它將為大氣充電,并連續(xù)幾天阻礙信號暢通。將被考慮參與英國項目競爭者,必須是能夠提供可信任的、有保證的,具有安全性和韌性的技術和應用能力。在英國創(chuàng)新局(Innovate UK)的支持下,運營虛擬國家授時中心的國家物理實驗室(NPL)實際上是項目執(zhí)行的主要代理。
NPL將為被選中的參加可行性研究階段的申請人,提供長達12小時的免費技術咨詢,并免費提供來自英格蘭東南部四個NPL地方的高精度和精準的時間信號。
自成立以來,英國國家授時中心一直致力于建立分布式成套原子鐘(可以通過光纖鏈接),以此作為提高國家授時韌性的第一步。業(yè)界觀察家認為,未來的工作可能會集中在無線分發(fā)上。
本文轉(zhuǎn)載自“斗室智庫”,原標題《英美為什么特別關注高精度安全授時?》,文 | 曹沖
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