基于引力頻移的授時(shí)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于引力頻移的授時(shí)裝置，屬于時(shí)間頻率比對(duì)領(lǐng)域。所述裝置包括：本地參考源、本地接收機(jī)、異地參考源和異地接收機(jī)，所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)分別用于與所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)無線連接，所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)之間無線連接，所述本地接收機(jī)和所述本地參考源電連接，所述異地接收機(jī)和所述異地參考源電連接；所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)均包括：相連的第一接收單元和第二接收單元，所述第一接收單元通過所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的通信及處理裝置與所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)上的高精度空間冷原子鐘連接，所述第二接收單元通過所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的通信及處理裝置與所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)上的重力梯度儀連接。
【專利說明】
基于引力頻移的授時(shí)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及時(shí)間頻率比對(duì)領(lǐng)域，特別涉及一種基于引力頻移的授時(shí)裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著原子鐘和通信技術(shù)的發(fā)展，時(shí)間頻率比對(duì)技術(shù)得到不斷進(jìn)步。時(shí)間頻率比對(duì)技術(shù)主要包括時(shí)間頻率的傳遞和同步。
[0003]按照時(shí)間頻率傳遞技術(shù)出現(xiàn)的先后順序，遠(yuǎn)距離的時(shí)間頻率傳遞包括短波無線電播時(shí)、L0RAN-C長(zhǎng)波系統(tǒng)、以GPS(Global Posit1ning System，全球定位系統(tǒng))為代表的星基導(dǎo)航、及網(wǎng)絡(luò)傳遞時(shí)間頻率。其中，由于高精度和高可靠性，GPS在遠(yuǎn)距離的時(shí)間頻率傳遞中占主導(dǎo)地位。通過GPS進(jìn)行時(shí)間頻率傳遞的方法為，處于地球上任何兩個(gè)地點(diǎn)的原子鐘利用同一時(shí)刻收到的同一顆GPS導(dǎo)航衛(wèi)星的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行時(shí)間頻率比對(duì)。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中時(shí)間頻率比對(duì)結(jié)果精度低，不能滿足研究需求?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于引力頻移的授時(shí)裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0007]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于引力頻移的授時(shí)裝置，所述裝置包括:
[0008]本地參考源、本地接收機(jī)、異地參考源和異地接收機(jī)，所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)分別用于與所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)無線連接，所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)之間無線連接， 所述本地接收機(jī)和所述本地參考源電連接，所述異地接收機(jī)和所述異地參考源電連接；
[0009]所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)均包括:
[0010]相連的第一接收單元和第二接收單元，所述第一接收單元通過所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的通信及處理裝置與所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)上的高精度空間冷原子鐘連接，所述第二接收單元通過所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的通信及處理裝置與所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)上的重力梯度儀連接。
[0011]在本實(shí)用新型實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)之間通過衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)相互連接。
[0012]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述本地接收機(jī)和所述異地接收機(jī)均為全球定位系統(tǒng)接收機(jī)。
[0013]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述本地參考源和所述異地參考源均為原子鐘。
[0014]在本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述本地參考源和所述本地接收機(jī)設(shè)置在同一地理位置，所述異地參考源和所述異地接收機(jī)設(shè)置在同一地理位置，所述本地參考源和所述異地參考源設(shè)置在不同地理位置。
[0015]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:[〇〇16]通過本地接收機(jī)與本地參考源連接，本地接收機(jī)根據(jù)本地參考源提供的本地參考時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)獲取本地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn);且本地接收機(jī)能夠接收北斗衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)送的參考時(shí)間頻率;本地接收機(jī)能夠計(jì)算出本地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的參考時(shí)間頻率的差值;本地接收機(jī)和異地接收機(jī)之間相互連接，使各接收機(jī)將各自的時(shí)間頻率的差值遞給其他接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)了基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的時(shí)間頻率的比對(duì);根據(jù)愛因斯坦的等效原理，處在兩個(gè)不同的引力勢(shì)U1和U2中的輻射源相對(duì)于觀測(cè)者的輻射頻率會(huì)有一定的引力頻移，頻移量可以根據(jù)北斗衛(wèi)星上的重力梯度儀測(cè)得，因此，上述裝置算得的比對(duì)結(jié)果中除去了引力頻移，提高了時(shí)間頻率的比對(duì)的精度?！靖綀D說明】
[0017]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于引力頻移的授時(shí)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)測(cè)量引力勢(shì)的位置示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0021]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于引力頻移的授時(shí)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖1，裝置包括:
[0022]本地參考源10，用于提供本地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)T1;[〇〇23]本地接收機(jī)11，用于記錄北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30的參考時(shí)間頻率T0,即接收北斗衛(wèi)星系統(tǒng)下發(fā)的參考時(shí)間頻率T0,該參考時(shí)間頻率T0是處在地心和本地連線的延長(zhǎng)線上的衛(wèi)星提供的；計(jì)算本地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)T1與本地記錄的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30的參考時(shí)間頻率T0的差值A(chǔ) T1；[〇〇24] 異地參考源20，用于提供異地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)T2;[0〇25]異地接收機(jī)21，用于記錄的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30的參考時(shí)間頻率T0，該參考時(shí)間頻率 T0是處在地心和異地連線的延長(zhǎng)線上的衛(wèi)星提供的；計(jì)算異地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)T2與異地記錄的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30的參考時(shí)間頻率T0的差值A(chǔ) T2;
[0026]本地接收機(jī)11和異地接收機(jī)21，還用于將A T1或A T2傳遞給對(duì)端的接收機(jī)，本地接收機(jī)11的對(duì)端為異地接收機(jī)21，異地接收機(jī)21的對(duì)端為本地接收機(jī)11;
[0027]本地接收機(jī)11和異地接收機(jī)21，還用于計(jì)算兩地時(shí)間頻率比對(duì)結(jié)果A T，A T= A Tl-A T2-A T0, A T0 = U1-U2/C，其中，A TO為頻移量，U1為北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30上測(cè)得的本地的引力勢(shì)，U2為北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30上測(cè)得的異地的引力勢(shì)，C為光速；[〇〇28]本地接收機(jī)11和異地接收機(jī)21分別用于與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30無線連接，本地接收機(jī) 11和異地接收機(jī)21之間無線連接，本地接收機(jī)11和本地參考源10電連接，異地接收機(jī)21和異地參考源20電連接。[〇〇29]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，異地記錄的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的參考時(shí)間頻率T0與本地記錄的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的參考時(shí)間頻率TO為同一時(shí)刻北斗衛(wèi)星系統(tǒng)下發(fā)的參考時(shí)間頻率。但是本地記錄的是地心和本地連線的延長(zhǎng)線上的衛(wèi)星下發(fā)的TO，異地記錄的是地心和異地連線的延長(zhǎng)線上的衛(wèi)星下發(fā)的T0,由于兩個(gè)位置受到不同的引力，造成引力頻移等原因，使得兩地獲得的TO并不相等，存在一定差值。
[0030]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，本地接收機(jī)11和異地接收機(jī)21之間通過衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)相互連接。
[0031]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，本地接收機(jī)11和異地接收機(jī)21均為全球定位系統(tǒng)接收機(jī)。[〇〇32] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，本地參考源10和異地參考源20均為原子鐘。
[0033]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，本地接收機(jī)11和異地接收機(jī)21均包括:[〇〇34]相連的第一接收單元和第二接收單元，第一接收單元通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30的通信及處理裝置與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30上的高精度空間冷原子鐘連接，第二接收單元通過北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30的通信及處理裝置與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30上的重力梯度儀連接。
[0035]其中，通信及處理裝置用于與接收機(jī)通信，以及對(duì)高精度空間冷原子鐘和重力梯度儀的輸出信號(hào)進(jìn)行處理。[〇〇36]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，U1是北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30中處在地心和本地連線的延長(zhǎng)線上的衛(wèi)星測(cè)得的，U2是北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30中處在地心和異地連線的延長(zhǎng)線上的衛(wèi)星測(cè)得的。 [〇〇37] 如圖2所示，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30中一衛(wèi)星處在地心0和本地1連線D1的延長(zhǎng)線dl上時(shí)， 可以測(cè)得本地的引力勢(shì)U1;北斗衛(wèi)星系統(tǒng)30中另一衛(wèi)星處在地心0和異地2連線D2的延長(zhǎng)線 d2上時(shí)，可以測(cè)得異地的引力勢(shì)U2。
[0038]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，本地和異地用于表示兩個(gè)不同的地點(diǎn)。具體地，本地參考源10和本地接收機(jī)11設(shè)置在同一地理位置，異地參考源20和異地接收機(jī)21設(shè)置在同一地理位置，本地參考源10和異地參考源20設(shè)置在不同地理位置。
[0039]進(jìn)一步地，由于硬件環(huán)境和工作機(jī)制，接收機(jī)與參考源間的時(shí)間頻率傳遞過程中會(huì)產(chǎn)生誤差(參考源的理論時(shí)間頻率與接收機(jī)實(shí)際獲得的時(shí)間頻率之間的差值)。將本地和異地的誤差分別記為L(zhǎng)1和L2,則A T= A Tl - A T2- A T0+ A L，A L = L1_L2。
[0040]本實(shí)用新型通過本地接收機(jī)與本地參考源連接，本地接收機(jī)根據(jù)本地參考源提供的本地參考時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)獲取本地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn);且本地接收機(jī)能夠接收北斗衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)送的參考時(shí)間頻率;本地接收機(jī)能夠計(jì)算出本地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的參考時(shí)間頻率的差值;本地接收機(jī)和異地接收機(jī)之間相互連接，使各接收機(jī)將各自的時(shí)間頻率的差值遞給其他接收機(jī)，實(shí)現(xiàn)了基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的時(shí)間頻率的比對(duì);根據(jù)愛因斯坦的等效原理，處在兩個(gè)不同的引力勢(shì)U1和U2中的輻射源相對(duì)于觀測(cè)者的輻射頻率會(huì)有一定的引力頻移，頻移量可以根據(jù)北斗衛(wèi)星上的重力梯度儀測(cè)得，因此，上述裝置算得的比對(duì)結(jié)果中除去了引力頻移，提高了時(shí)間頻率的比對(duì)的精度。
[0041]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。
[0042]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于引力頻移的授時(shí)裝置，其特征在于，所述裝置包括:本地參考源、本地接收機(jī)、異地參考源和異地接收機(jī)，所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)分 別用于與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)無線連接，所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)之間無線連接，所述本地 接收機(jī)和所述本地參考源電連接，所述異地接收機(jī)和所述異地參考源電連接；所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)均包括:相連的第一接收單元和第二接收單元，所述第 一接收單元通過所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的通信及處理裝置與所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)上的高精度空 間冷原子鐘連接，所述第二接收單元通過所述北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的通信及處理裝置與所述北斗 衛(wèi)星系統(tǒng)上的重力梯度儀連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述本地接收機(jī)和異地接收機(jī)之間通過衛(wèi) 星通信網(wǎng)絡(luò)相互連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述本地接收機(jī)和所述異地接收機(jī)均為全 球定位系統(tǒng)接收機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述本地參考源和所述異地參考源均為原 子鐘。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述本地參考源和所述本地接收機(jī)設(shè)置在 同一地理位置，所述異地參考源和所述異地接收機(jī)設(shè)置在同一地理位置，所述本地參考源 和所述異地參考源設(shè)置在不同地理位置。
【文檔編號(hào)】G04R20/04GK205620685SQ201620094708
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】鄭廣
【申請(qǐng)人】江漢大學(xué)