北斗國際化再獲突破 時間傳遞鏈路穩定度優於1納秒

據科技部網站9月11日消息，在“國家質量基礎的共性技術研究與應用”重點專項的支持下，我國利用自主研製的“北斗時間傳遞裝置”，基於該時間傳遞鏈路，成功進行了從中國北京到法國巴黎的超8200公里遠程時間頻率傳輸並完成了洲際時間比對，該系統時間穩定度優於1 納秒（ns，時間單位，一秒的十億分之一），與GPS鏈路結果的吻合度優於2 納秒。北斗鏈路的建立將為世界各國的國際標準時間合作開闢出新的道路，成為國際遠程時間傳遞鏈路的重要組成部分，取得北斗系統國際化應用新突破。

基於上述時間傳遞比對結果，國際計量局與我國簽訂了推進北斗鏈路成為國際標準時間正式鏈路的協議，同時制定了北斗鏈路應用於國際標準時間計算的評估與實施路線圖，標誌着我國遠程時間頻率傳遞能力首次得到了國際權威機構認可。

目前，我國已與美國、俄羅斯、法國、德國、澳大利亞、阿根廷、南非等十幾個國家和地區合作，利用北斗時間傳遞鏈路，完成了中國對亞洲、南美洲、北美洲、歐洲、大洋洲、非洲等6大洲超遠距離的時間頻率傳遞及性能評估。結果表明，在北斗系統有效覆蓋範圍內，時間傳遞鏈路性能指標與GPS鏈路相當，具備了成為國際標準時間正式鏈路的能力。

下一步，我國將在已建立的中國時間基準（準確度達到3500萬年不差一秒）基礎上持續開展更高準確度時間頻率基準鐘的研製；不斷優化完善北斗時間傳遞方法和鏈路性能，積極參與國際標準時間產生；建立覆蓋全國乃至亞太地區的遠程時間溯源體系，保證我國及周邊時間頻率量值的準確統一，不斷拓展時間頻率在各相關領域的廣泛應用。

延伸閲讀：北京和巴黎，如何實現精確到小數點後9位的納秒級時間的對比？

實際上，在科技部正式發佈上述消息前，微信公眾號“中國計量科學研究院”2017年8月就發佈了相關測試內容。

文章稱，日常生活中，大多數人都有過對錶的經歷，可是，在相距遙遠的北京和巴黎之間，如何實現精確到小數點後9位的納秒級時間的比對呢？

日前，由中國計量院在國際計量局（BIPM）支持下開展的北斗衞星導航系統（簡稱北斗）超遠距離時間頻率傳遞研究取得了重要進展。中國計量院基於自主研製的“北斗時間頻率傳遞裝置”，完成了北斗時間傳遞鏈路校準，並首次在超8200公里的歐亞鏈路和1000公里的歐洲內部鏈路實現了全視和共視兩種方法的時間頻率傳遞，穩定度達1ns，與GPS時間傳遞結果的吻合度優於2ns。

8000公里基線的北斗和GPS時間傳遞結果（時差）對比

時頻傳遞系統是時間頻率服務的重要組成部分，是鏈接時間頻率基準到各級標準及時間頻率用户之間的橋樑，也是實現時間頻率計量量值溯源“扁平化”的關鍵因素。在傳遞過程中，保障時間頻率的溯源性、安全性和穩定性對於高端裝備製造、航空航天等領域的用户來説尤為重要，採用單向GPS授時技術溯源到GPS時間的方案已難以滿足相關用户的要求。如果兩方時間上差之毫釐，會給通信中的數據傳輸和接收造成影響。隨着空間技術等的快速發展，近年來用户對時間頻率傳遞的安全性、獨立性、精密性和遠距離傳輸性等提出了新的更高要求。

為此，從2017年1月起，中國計量院在BIPM支持下開展了歐亞鏈路和歐洲內部鏈路北斗時間傳遞相關實驗研究。中國計量院科研人員在位於法國巴黎的BIPM完成了自主研製“北斗時間頻率傳遞裝置”的安裝調試，併成功實現了基於北斗系統的“法國巴黎（BIPM）——中國北京（中國計量院）”超遠距離的時間頻率傳遞，為北斗系統走出國門、服務全球奠定了堅實基礎。

中國計量院自主研製的北斗時間頻率傳遞裝置

8000多公里基線的GPS和北斗時間傳遞結果（時差）全視與共視比對時間穩定度（TDEV）穩定度在超過約8小時的平均時間後優於 1 ns

該研究工作受到了國際同行的高度肯定與認可。中國計量院已與法國巴黎天文台（法國國家計量院）、德國聯邦物理技術研究院（德國國家計量院）等參與協調世界時（UTC）合作的主要單位達成了合作意向，將聯合對基於北斗系統的“洲際、超遠距離時間頻率傳遞”進行評估，這對於擴展北斗系統海外應用有着重要意義。目前，中國計量院自主研發的北斗時間頻率傳遞裝置已在法國巴黎天文台完成了安裝。