靶場時統設備的應用

靶場時統設備主要作用是向靶場的各種測試裝置提供統一標準的時間信號和時刻信號，它使靶場整個測量控制系統在統一的時間尺度下工作，是靶場的時間基準，是靶場測控體系的重要組成部分。

1、靶場時統設備的工作原理

靶場時統是由時統中心站、時統分站、時統終端三級體制組成，該體制能將系統從中心站到時統終端的任何一個節點上的測試設備實現時間的統一和頻率的同步，保證全系統的設備同步工作。靶場時統有分布同步工作方式和主從同步兩種同步方式。

在分步同步的工作方式下，系統的時統中心站和時統分站都接收GPS授時系統的定時信號，定時校頻設備在接收到定時時間基準信號后，使各個站都同步于GPS時間，并將同步后的時間信息提供給所需的設備。靶場時統在分步同步工作方式下，系統誤差不會產生積累，各級時統設備之間的同步誤差僅是設備與GPS北斗衛星標準時間最大同步誤差的兩倍但在實際測試中，各站與GPS北斗衛星時間的誤差的正負（正表示時統設備的時間滯后標準時間，負表示超前）是相同的，因此站間的同步誤差小于最大同步誤差。時統在分步工作方式下，具有定時精度高，系統組成方便等優點。

在主從同步的工作方式下，時統是以時統中心站的時間和頻率作為系統時間后和頻率基準，中心站向時統分站發送具有定時同步信息的時碼信號，時統分站從時碼終端中解調出時間信息以及同步信息，它的特點是系統獨立、自成體系。主站向分站傳送時碼同步信號時，信號由于干擾可能會發生畸變，影響各站之間的同步精度。設計時應嚴格遵守國軍標中的要求及采用合適的信號處理電路，提供系統干擾性和糾錯性。

2、靶場時統終端的關鍵技術指標

一般導彈、航天試驗根據不同試驗任務的需求，對時統提出了不同的要求，但是他們對時統關鍵技術指標的要求可歸納為以下幾個方面。

（1）同步誤差

時間同步誤差是時間統一系統最基本的也是最關鍵的要求。時間同步誤差分為絕對時間同步誤差和相對時間同步誤差，前者是指時間統一系統的時間與時間基準之差；后者是指時統內部各站時間同步誤差。從靶場試驗的測量機理來看，對測量誤差起主要作用的是相對時間同步誤差。

（2）頻率準確度和頻率偏差

當測量設備的本振頻率需要用時統設備的頻率標準去校準時，會對頻率標準的頻率準確度提出要求。頻率準確度應比欲校準的頻率準確度高一個量級，如欲校準某個頻率源的準確度的1×10^-9，則時統設備頻率標準準確度應優于1×10^-10。

對頻率標準準確度的要求還來自時統本身。頻率標準輸出的信號是作為時統設備的鐘頻信號，準確度越高，時間統一系統的守時能力越強，因此靶場時統需要根據對時間同步誤差的要求來確定頻率準確度的指標。一般會選用內置銣原子頻標作為高精度、高穩定度的頻率源，其頻率穩定度和準確度都要比晶體振蕩器好，其性能高低直接影響系統的性能，為了保證高可靠性和高性能，一般建議選用美國斯坦福公司生產的PRS10，該時鐘具有極低的相位噪聲和寬溫度工作范圍。

某些測量設備如多站無線電車車速系統，它們的本振信號來自時統的頻率標準輸出的標準頻率信號，不同站間的頻率標準輸出信號的頻率偏差直接影響測量系統的誤差。在這種情況下，對頻率標準要求的不是其準確度，而是不同站間時統設備輸出的標準頻率信號的頻率偏差。

（3）頻率穩定度

在靶場測試系統中，測速設備對頻率穩定度要求較高。測速設備測量的是多普勒頻率，測量設備中作為多普勒頻率測量的參考標準的本振頻率不穩定，會影響到多普勒頻率測量的隨機誤差。頻率標準的瞬時頻率是無法測量的，因此對頻率穩定度的要求必須和相應的平均時間同時提出，測速設備對頻率穩定度的要求通常為在1s-10s內達到10^-9～10^-11 量級。

  時統設備為保證頻率準確度和時間信號穩定性的要求也會提出相應的頻率穩定度的要求。

（4）取樣信號周期抖動

測量設備對導彈、航天器等的運動軌跡進行測量時，需要時統設備提供各種取樣速率的時間信號，取樣信號不僅其周期應該準確、均勻，而且必須與秒信號保持嚴格的同步。多數情況下，導彈、航天試驗對時間統一系統最為關鍵的技術指標要求，他們是時間統一系統設計驗收的最基本依據。

3、 靶場時統設計方案

總體上來說靶場時統設備的授時方式應根據實際需要進行調整，對于前端采集設備，服務器等對時統精度要求高的設備應采用高精度授時方式例如IRIG-B碼，對于顯示終端等對時統精度要求不太嚴格的設備可以采用網絡NTP授時模式。

如果靶場時統主要為數據采集系統提供時間信息，給多數采集系統采集的數據打上時標，在靶場測試系統中，每個分站都配備測試及數據采集設備，為保證其測試的精準性，每個分站都為其配備一個完整的時統設備。

靶場時統設備在設計方案時應考慮到系統工作的可靠性，可選用兩種工作模式使各分站實現時間的同步。一種工作模式是主站和各分站都基于接收GPS和北斗衛星信號實現定時，使各站的時間同步于GPS時間，此時分站和主站是獨立的，他們都從站內的時統設備直接獲得時間同步信息；另一種模式是主站發送標磚時間B碼，各分站接收主站發送的標準時間碼信號，使站內時間同步于主站時間，此時分站相當于主站的一個用戶，靠B碼接口終端來解調出時間信息。由于GPS和北斗定時的精度相當高，可以達到約30ns的精度。因此這種模式就是衛星工作模式為主，B碼工作模式為輔。

4、小結

西安同步的SYN016型高精度時統設備、SYN012型B碼時統和SYN013型時統終端等時統設備因產品性能過硬口碑良好在眾多軍隊試驗中得以廣泛應用。時統設備向整個地面試驗設備、探測器模型等發送時統信號，產生高精度授時信號同時能夠進行高精度的守時。為其提供了統一標準的時間信息和頻率，充分保障整個試驗基地測量控制系統在統一的時間尺度下工作。