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美国已经开展的四个重大授时项目介绍
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发表时间:2018-06-25 09:06来源:海鹰资讯

美国高级研究计划局(DARPA)推出了精准授时的相关项目,主要包括:1)量子辅助传感与读取(QuASAR)项目;2)超快激光科学与工程(PULSE)项目;3)定位、导航与授时微技术(Micro-PNT);4)对抗环境中的空间、时间和方位信息(STOIC)项目。

精准授时.jpg

1)QuASAR项目

该项目目标是研发工作在低于或接近于标准量子极限下具?#26032;?#26834;性和可移植性的原子钟。目前,高精度原子钟只能在实验室固定环境下工作,QuASAR研究人员已经在实验室环境下开发出了光学原子钟,其在50亿年内的误差小于1 s。通过研发可移动的原子钟,提高GPS的精确度,开发新型雷达、激光雷达和测量系统?#21462;?/span>


2)PULSE项目

该项目目标是利用超短脉冲激光技术提升原子钟和微波源的精度,以实现远距离的时间?#25512;?#29575;精确同步。如果PULSE项目取得成功,那么全球范围内都可以共享最精确的光学原子钟授时。


3)Micro-PNT项目

Micro-PNT项目包含多个子项目,其中关于微型时钟的项目有芯片级原子钟(CSAC)、综合微型主原子钟技术(IMPACT)以及增强稳定性原子钟(ACES)项目。


CSAC的目标是开发超小型、低功耗的原子时间?#25512;?#29575;基准单元,其稳定性优于1×10-11,体积小于1 cm3,功耗小于30 mW。美国早在2002年就开始发展CSAC,Microsemi公司、Sandia实验室、Draper实验?#19994;?1?#19994;?#20301;参与了该项目。在DARPA启动Micro-PNT项目之前,就已经取得了丰硕的成果。2011年1月上市的CSAC型号为CSAC SA.45 s,功耗为125 mW,整机(含电路板)体积约为16 cm3,质量35 g,Allan方差小于5×10-12 /h。


IMPACT的目标是构建小型化、低功率、集成微型主原子钟,改进微型原子钟的稳定性和精确性。IMPACT技术将使原子钟的尺寸大幅减小、功耗大幅降低。目前已经实现了功率低于250 mW,时间误差小于160 ns/d的性能指标。由于主原子钟一般用于提供绝对时标,于是,精度和可靠性有望比芯片级原子钟高两个数量级。未来,可望实现尺寸5 cm3、功耗50 mW、Allan方差1×10-13 /h、稳定度优于5 ns/d的芯片级原子钟。


ACES是DARPA于2016年发布的一个新项目。项目以及总经费为5000万美元,从2016年8月开始,DARPA先后与8家公司签订了合同,要求对方为GPS无效环境中的电池供电的便携式应用领域开发小型、轻?#22270;?#33410;能的原子时钟。该项目重点关注两大领域:研制一部满足技术指标的集成原子钟样机以及进行备用原子钟体系结构、部组件技术和探询方法的基础研究。


4)STOIC项目

该项项目的目标是开发对抗环境下的与GPS相当的超稳定战术时钟。STOIC具有与GPS系统相当的定时和定位精度,包括三个主要元素:远程健壮的参考信号,极稳定的战术时钟以及为多用户提供PNT信息的多功能系统。


总的来说,美军对于授时虽然没有像定位与导航的重视程度高,但是仍然给予了相应的经费支持,主要关注授时系统的高精?#21462;?#23567;型化、低功耗、稳定性、鲁棒性、可移植等,而缺少对于授时系统的抗干扰、防欺骗的研究。依据“授时战”的思想,未来将会出现更加完善的授时系统攻防项目,以赢取未来战场的时间权。

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