Сигналы точного времени

Как в России передаются сигналы точного времени

В России подведомственная Росстандарту Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ) передает информацию о точном московском времени, календарной дате и эталонных сигналах времени (ЭСЧВ). Для этого используются средства навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС, спутниковые средства связи, радиосвязь (включая специализированные радиостанции), радиовещания и телевидения.

Соответствующая информация формируется на базе национальной шкалы времени, которая, в соответствии с рекомендациями Консультативного комитета по времени и частоте, является национальной реализацией шкалы Всемирного координационного времени (UTC). В свою очередь, UTC формируется на основании рекомендаций Международного союза электросвязи (ITU), определяющего, в частности, процедуру введения «скачущей» секунды.

Передача сигналов частоты и времени осуществляется с помощью технических средств ГСВЧ. Сеть ГСВЧ состоит из специализированных радиостанций с позывными РБУ и РТЗ в диапазоне длинных волн, специализированных радиостанций с позывным РВМ в диапазоне коротких волн, средств передачи ЭСЧВ через радиостанции связи сверхдлинного диапазона и радионавигационных станций длинных волн в диапазоне Минобороны, навигационной сети ГЛОНАСС и средств передачи точного времени через сеть интернет. Передаваемые сигналы синхронизированы с точным временем, формируемым подведомственным Росстандарту Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРТИ).

Специализированные радиостанции ГСВЧ с позывными РБУ (66,6 кГц), РТЗ (50 кГц) и РВМ (4996 кГц, 9996 кГц, 14966 кГц) передают в составе эталонных сигналов частоты и времени информацию о разности шкал Всемирного времени (UT1) и Всемирного координационного времени (UTC). Также специализированные радиостанции РБУ и РТЗ в структуре излучаемых сигналов передают информацию о текущих значениях времени, поправках на Всемирное время, значении года столетия, дня недели, месяца, для месяца, укороченной юлианской даты при помощи двоично-десятичного кода с проверкой на четность.

Как подчеркивают в Росстандарте, сигналы о точном времени и дате, которые передаются через указанные радиостанции, используются министерствами и ведомствами для обеспечения обороны и безопасности государства, ликвидации последствий стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций, проведения географических исследований, для синхронизации автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии, а также в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений для проверки средств измерений времени и частоты.

Кроме того, в Росстандарте утверждают, что ЭСЧВ, передаваемые радиостанциями РБУ и РТЗ, превосходят ЭСЧВ американских радиостанций WWVB (60 кГЦ). По ширине защитной полосы несущих колебаний превосходство составляет 300 раз, по сокращению времени ожидания — в 60 раз, по показателю помехоустойчивости — в два раза и по относительной мощности излучения — в 1,36 раз.

Как происходит измерение сигналов точного времени

Исторически основной шкалой измерения времени была GMT – среднее солнечное время меридиана, проходящего через прежнее место расположения Гринвичской королевской обсерватории в Лондоне. Современной версией шкалы GMT является UT1 – время на среднем гринвичском меридиане, учитывающее движение земных полюсов.

Шкала UT1 неудобна в гражданской жизни из-за ее неравномерности, в связи с чем в 1964 г. была введена новая шкала – Всемирное координационное время (UTC). Оно связывает шкалу UT1 и шкалу строго равномерного Международного атомного времени (TAI), формируемой Международным бюро мер и весов (BIPC) на основе лучших существующих реализаций секунды в системе СИ. TAI представляет собой реализацию земного времени (TT) и имеет тот же темп. Вопросы передачи сигналов точного времени регулируются документами Международного союза электросвязи (ITU).

Между UTC и UT1 накапливается расхождение, так как шкала UT1 неравномерна и одна атомная секунда не равна в точности одной секунде UT1. При этом разница между UTC и UT не должна превышать 0,9 с.

Для согласования времени UTC со средним временем UT1 в шкалу UTC иногда добавляется дополнительная («скачущая») секунда. Это может происходить 30 июня или 31 декабря. Теоретически возможно и вычитание секунды, но начиная с момента первого изменения в 1972 г. его не происходило.

Система ГЛОНАСС в настоящее время реализует шкалу времени со «скачущей» секундой в соответствии с принятым международными рекомендациями и полностью синхронизирована с национальной шкалой времени UTC. Шкала системного времени ГЛОНАСС корректируется одновременно с плановой коррекцией на целое число секунд шкалы UTC, которую проводит Международное бюро мер и весов (BIPC) по рекомендации Международной службы вращения Земли (IERS).

Проблема «скачущей» секунды

В связи с постепенным замедлением вращения Земли дополнительную секунду приходится вводить все чаще, что послужило причиной для обсуждения вопроса об изменения шкалы времени.

С 1999 г. после соответствующего доклада на Консультативном комитете по времени и частоте, на глобальном уровне идут дискуссии на тему переопределении шкалы UTC и вопроса о «скачущей секунде». В докладе было отмечено, что существующее определение шкалы UTC создает неудобства и проблемы для растущего числа потребителей, которые требуют равномерной непрерывной шкалы времени. Эту шкалу времени предлагалось определить новой мировой опорной временной системой.

В последующей дискуссии была поддержана идея новой непрерывной шкалы времени на основе секунды СИ с отменой «скачущей секунды». В соответствующую дискуссию были вовлечены ITU, IERS и Международный союз геодезии и картографии (IUGG).

В то же время в ходе дискуссия на уровне стран-членов ITU так и не было достигнуто согласие относительно выбора способа и метода реализации непрерывной шкалы времени. В связи с этим в 2015 г. было принято решение продолжать применять UTC до проведения Всемирной конференции радиосвязи в 2023 г. Работы по этому вопросу ITU ведет совместно с BIPC, Международным комитетом мер и весов и Генеральной конференцией мер и весов.

В ходе соответствующих работ было установлено возможное негативное последствие на работу целого ряда существующих систем различных радиослужбы, связанное с изменением определения UTC. Например, для спутниковых систем продолжительность переходного периода должна составлять 10 лет.

В проекте решения ГКРЧ предлагается сохранить термин UTC, пересмотрев при этом ограничения на максимальное расхождение между временем UT1 и UTC с тем, чтобы удовлетворить потребности нынешнего и будущих сообществ пользователей. Также предлагается предусмотреть переходный период, продолжительность которого должна учитывать планируемый срок использования оборудования, и обеспечить принцип обратной совместимости для потребителей всех категорий.

Кроме того, в Росстандарте отмечают, что изменение подхода к формированию шкалы UTC может привести к необходимости проведения доработки бортового оборудования глобальных навигационных спутниковых систем, наземных станций службы стандартных частот и сигналов времени, осуществляющих передачу ЭСЧВ, а также навигационной и частотно-временной аппаратуры потребителей.

Источник: https://www.cnews.ru/news/top/2021-07-22_v_rossii_zaplanirovana_likvidatsiya