时间频率科学数据管理控制与应用
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時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)管理控制與應(yīng)用
章宇1,2,?袁海波1,2,3,?王燕平1,2,?董紹武1,2,3,?張繼海1,2,3
1?中國科學(xué)院國家授時(shí)中心，陜西 西安 710600
2?中國科學(xué)院時(shí)間頻率基準(zhǔn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710600
3?中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049
?摘要：時(shí)間頻率系統(tǒng)已經(jīng)成為國家的戰(zhàn)略資源，時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的應(yīng)用涉及通信、電力、交通、戰(zhàn)事等方面，因此時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌梳理、管理控制、應(yīng)用分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先對(duì)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分級(jí)，同時(shí)制定數(shù)據(jù)共享策略，詳述時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的組成架構(gòu)以及時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制方法；然后分析時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享面臨的問題，給出解決方案；最后闡述時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的若干應(yīng)用方向，對(duì)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的管理控制進(jìn)行總結(jié)并展望。
關(guān)鍵詞：時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)?;?分類分級(jí)?;?系統(tǒng)架構(gòu)?;?質(zhì)量控制
論文引用格式：
章宇, 袁海波, 王燕平, 等. 時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)管理控制與應(yīng)用[J]. 大數(shù)據(jù), 2021, 7(6): 120-127.
ZHANG Y, YUAN H B, WANG Y P, et al. Management control and application of the time-frequency scientific data[J]. Big Data Research, 2021, 7(6): 120-127.
1 引言
高精度時(shí)間頻率是國家重要的戰(zhàn)略資源，精密時(shí)間/頻率信號(hào)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科學(xué)研究、社會(huì)生活等方面產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響。從科技研究領(lǐng)域（如天文學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、物理學(xué)等）到工程技術(shù)領(lǐng)域（如信息傳遞、電力輸配、深空探測(cè)、空間旅行、導(dǎo)航定位、武器實(shí)驗(yàn)、地震監(jiān)測(cè)、計(jì)量測(cè)試等），再到民生領(lǐng)域（如交通運(yùn)輸、金融證券、郵電通信）等，時(shí)間頻率涉及生活的方方面面。
中國科學(xué)院國家授時(shí)中心（National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences，NTSC）作為我國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)頻率的發(fā)播單位，在長(zhǎng)期的時(shí)間保持過程中，積累了大量的時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包含國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)系統(tǒng)原子鐘測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程溯源比對(duì)數(shù)據(jù)、授時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、國際原子時(shí)合作數(shù)據(jù)等與時(shí)間頻率信號(hào)的產(chǎn)生、保持、發(fā)播過程相關(guān)的數(shù)據(jù)。本文探討如何對(duì)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌管理、科學(xué)運(yùn)用，以期為進(jìn)一步提高我國守時(shí)、授時(shí)發(fā)播水平提供支撐，為多模導(dǎo)航系統(tǒng)兼容及互操作提供基礎(chǔ)保障，同時(shí)為我國參與國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間——協(xié)調(diào)世界時(shí)（coordinate universal time，UTC）的計(jì)算提供更有效的依據(jù)。
2 時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的管理控制及共享機(jī)制
2.1 時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的分類分級(jí)管理與共享
國務(wù)院辦公廳于2018年3月印發(fā)的《科學(xué)數(shù)據(jù)管理辦法》要求要遵循分級(jí)管理、安全可控、充分利用的原則，對(duì)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)管控，以提高時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的管理效率。時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的分類分級(jí)分為如下兩步。
首先對(duì)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行類型劃分。時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)主要分為國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)、時(shí)間頻率公報(bào)數(shù)據(jù)、國際權(quán)度局（Bureau International des Poids et Mesures， BIPM）公布數(shù)據(jù)、國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)（international earth rotation service， IERS）數(shù)據(jù)、國際全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)服務(wù)（international global navigation satellite system service，IGS）數(shù)據(jù)。其中，國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)包括守時(shí)系統(tǒng)原子鐘測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)、國際時(shí)間同步鏈路比對(duì)數(shù)據(jù)；時(shí)間頻率公報(bào)數(shù)據(jù)包括長(zhǎng)/短波授時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)、時(shí)號(hào)改正數(shù)及國際時(shí)間頻率相關(guān)科學(xué)數(shù)據(jù)資料、國內(nèi)外主要授時(shí)服務(wù)系統(tǒng)的授時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果；BIPM公布數(shù)據(jù)主要包括UTC數(shù)據(jù)、國際原子時(shí)（international atomic time， TAI）數(shù)據(jù)以及原子鐘權(quán)重、速率、頻率漂移數(shù)據(jù)，其中，國際原子時(shí)是由全球80多個(gè)實(shí)驗(yàn)室500多臺(tái)原子鐘運(yùn)用加權(quán)平均算法計(jì)算得到的自由原子時(shí)通過基準(zhǔn)鐘校準(zhǔn)后獲得的；IERS數(shù)據(jù)主要包括地球自轉(zhuǎn)相關(guān)參數(shù)、閏秒等信息，其中閏秒可保障UTC與世界時(shí)的偏差不超過一定的范圍；IGS數(shù)據(jù)主要包括GPS、北斗導(dǎo)航的精密星歷、極移日常變化量等。
隨后，進(jìn)行時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的分級(jí)。時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的級(jí)別分為核心科研數(shù)據(jù)、臨時(shí)數(shù)據(jù)、公開發(fā)行數(shù)據(jù)3級(jí)。第一級(jí)為核心科研數(shù)據(jù)，主要指時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)分類中的國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)，即守時(shí)系統(tǒng)原子鐘測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)、國際時(shí)間同步鏈路比對(duì)數(shù)據(jù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)，在使用時(shí)需要進(jìn)行預(yù)處理操作，普通用戶未對(duì)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及特性進(jìn)行梳理就直接使用，分析得出的結(jié)論可能會(huì)有一定的偏差，因此這部分?jǐn)?shù)據(jù)需要認(rèn)證使用，同時(shí)使用后需進(jìn)行歸檔處理。第二級(jí)為臨時(shí)數(shù)據(jù)，主要包括時(shí)間尺度計(jì)算、主鐘系統(tǒng)駕馭處理、穩(wěn)定度計(jì)算等過程分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中，時(shí)間尺度指以原子鐘測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行加權(quán)平均運(yùn)算形成的更加穩(wěn)定可靠的時(shí)間參考數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室通常選擇一臺(tái)性能優(yōu)良的原子鐘作為主鐘，同時(shí)依據(jù)駕馭量對(duì)其輸出進(jìn)行修正，使其更接近協(xié)調(diào)世界時(shí)，其中主鐘及駕馭設(shè)備構(gòu)成了主鐘系統(tǒng)。第二級(jí)數(shù)據(jù)主要供專業(yè)時(shí)間頻率工作人員科學(xué)研究使用，因此不進(jìn)行發(fā)布，用戶若有需求，需提出申請(qǐng)并得到認(rèn)證后才能被授權(quán)使用。所有用戶在使用數(shù)據(jù)時(shí)需要按照規(guī)范標(biāo)注引用。第三級(jí)為公開發(fā)行數(shù)據(jù)，包括時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)分類中的時(shí)間頻率公報(bào)數(shù)據(jù)、BIPM公布數(shù)據(jù)、IERS數(shù)據(jù)、IGS數(shù)據(jù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)字典匹配得到本地實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)后，進(jìn)行共享發(fā)布，用戶可以下載查看并使用，這里的數(shù)據(jù)字典包括本地原子鐘鐘號(hào)、實(shí)驗(yàn)室編號(hào)等字段。
2.2 時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)
時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)被劃分為表示層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)訪問層3層，依據(jù)組件化方式進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)訪問層模塊包含文件的導(dǎo)入導(dǎo)出模塊、數(shù)據(jù)庫訪問模塊、日志記錄模塊，應(yīng)用層主要包含數(shù)據(jù)服務(wù)模塊和內(nèi)部管理模塊，其中數(shù)據(jù)服務(wù)模塊包含數(shù)據(jù)分級(jí)后的比對(duì)數(shù)據(jù)、BIPM公布數(shù)據(jù)、公報(bào)數(shù)據(jù)，內(nèi)部管理模塊主要涉及設(shè)備管理（原子鐘增加/退出）、用戶管理、系統(tǒng)配置等，具體如圖1所示。
圖1???時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)
表示層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)訪問層3層體系結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)與程序、數(shù)據(jù)控制、應(yīng)用邏輯分層獨(dú)立管理，能更嚴(yán)格地控制信息訪問，對(duì)權(quán)限的劃分更加準(zhǔn)確、靈活、嚴(yán)格，數(shù)據(jù)庫位于底層（即數(shù)據(jù)訪問層）部分，不會(huì)直接暴露給用戶，可以有效地提高時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的安全性。整個(gè)系統(tǒng)由表示層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)訪問層3層以及每層中的各個(gè)組件構(gòu)成，這些組件之間以及層與層之間的信息傳遞是完整的，但是對(duì)用戶是透明的。需要特別注意的是，應(yīng)用層的數(shù)據(jù)服務(wù)模塊依據(jù)第2.1節(jié)的時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的分類分級(jí)結(jié)果進(jìn)行模塊劃分，對(duì)于用戶而言，搜索、查看、導(dǎo)出等功能使用便捷、流暢。
2.3 時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制
為了保障時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)輸出的準(zhǔn)確穩(wěn)定、有效可靠，需要在時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、校驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行標(biāo)識(shí)和備份（標(biāo)識(shí)和備份依據(jù)約化儒略日（modified julian date，MJD）、原子鐘鐘號(hào)、鐘的不同類型等信息進(jìn)行操作，其中MJD為時(shí)間頻率領(lǐng)域常用的日期時(shí)間表示方式），其一方面保障了數(shù)據(jù)采集的完整性，另一方面保障了數(shù)據(jù)采集過程的安全性。此外，數(shù)據(jù)采集的頻率依據(jù)數(shù)據(jù)比對(duì)頻率、公報(bào)公開發(fā)行頻率進(jìn)行設(shè)定。數(shù)據(jù)采集后需要進(jìn)行預(yù)處理，包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值檢測(cè)以及缺失值判斷，隨后剔除奇異值，通過數(shù)學(xué)擬合算法補(bǔ)充缺失值、替換異常值，保障數(shù)據(jù)的連續(xù)性及有效性。最后將數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一存儲(chǔ)并進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)主要針對(duì)的是數(shù)據(jù)文件是否缺失，可根據(jù)文件的版本號(hào)、流水號(hào)、公報(bào)編號(hào)、原子鐘編號(hào)、年月日/MJD等信息進(jìn)行校驗(yàn)。
3 時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享面臨的問題及解決方法
3.1 時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享面臨的問題
在推進(jìn)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)開放共享的過程中面臨一些困難挑戰(zhàn)，主要有以下幾個(gè)方面。
首先是數(shù)據(jù)集種類的局限性。目前生成的時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)集種類不夠豐富，主要側(cè)重的是對(duì)本地守時(shí)系統(tǒng)比對(duì)數(shù)據(jù)的采集，其中本地守時(shí)系統(tǒng)指本地守時(shí)實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)原子鐘測(cè)量比對(duì)、駕馭控制，最終輸出時(shí)間頻率信號(hào)的時(shí)間系統(tǒng)。由國際鏈路比對(duì)結(jié)果形成的數(shù)據(jù)集相對(duì)較少，而這部分?jǐn)?shù)據(jù)體量較大，種類也較為豐富，需要進(jìn)一步加強(qiáng)該部分?jǐn)?shù)據(jù)集的采集，這是守時(shí)工作的重要部分。
其次是數(shù)據(jù)個(gè)性化服務(wù)問題。不同行業(yè)的人群對(duì)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的訴求深度不同，因此需要為用戶提供個(gè)性化服務(wù)，如普通用戶更側(cè)重于科普數(shù)據(jù)的需求，如世界時(shí)（universal time，UT1）、UTC、TAI、閏秒、不同類型守時(shí)型原子鐘的特性參數(shù)等數(shù)據(jù)；時(shí)間頻率相關(guān)科學(xué)研究更注重需求原子鐘的比對(duì)結(jié)果，如本地原子鐘的權(quán)重、速率、頻率漂移等數(shù)據(jù)。然而目前未對(duì)數(shù)據(jù)共享進(jìn)行個(gè)性化的區(qū)分。
再次，由于時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)本身的特殊性，用戶在不了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性的前提下使用數(shù)據(jù)，可能會(huì)造成計(jì)算結(jié)果的偏差。因此，指導(dǎo)用戶了解并合理使用時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)也是至關(guān)重要的。目前此部分未有相關(guān)的服務(wù)。
最后，時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的安全也需進(jìn)一步保障。目前數(shù)據(jù)的備份操作僅依靠系統(tǒng)自動(dòng)備份軟件，一旦出現(xiàn)存儲(chǔ)介質(zhì)失效、服務(wù)器故障等情況，備份過程將中斷、備份數(shù)據(jù)會(huì)缺失，導(dǎo)致守時(shí)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性大大降低。
3.2 解決方法
下面針對(duì)上述問題提出相應(yīng)處理方案。對(duì)于國際鏈路比對(duì)數(shù)據(jù)集較少的問題，未來將增加標(biāo)準(zhǔn)RINEX觀測(cè)數(shù)據(jù)集（一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式）、全球衛(wèi)星導(dǎo)航時(shí)間比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)（common GNSS generic time transfer standard，CGGTTS）共視數(shù)據(jù)集、GNSS精密單點(diǎn)定位（precise point positioning，PPP）數(shù)據(jù)集等國際鏈路數(shù)據(jù)集，以促進(jìn)遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)研究。
對(duì)于用戶個(gè)性化服務(wù)問題，在統(tǒng)籌用戶權(quán)限時(shí)進(jìn)行規(guī)劃，依據(jù)科研用戶和非科研用戶進(jìn)行大類的權(quán)限劃分，隨后依據(jù)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)分級(jí)分類的結(jié)果進(jìn)行權(quán)限的細(xì)化，用戶在注冊(cè)申請(qǐng)?jiān)L問時(shí)注明用戶類型，管理員審核申請(qǐng)并給用戶分配相應(yīng)權(quán)限。
針對(duì)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)本身的特殊性導(dǎo)致用戶不了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性的問題，在數(shù)據(jù)共享的同時(shí)，并行發(fā)布不同類型的時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹、時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)詳細(xì)說明、時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的分析方法，也可以以數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)站公告的形式發(fā)布。此外，還可以設(shè)定觸發(fā)郵件，管理員對(duì)不同問題進(jìn)行針對(duì)性回復(fù)，保障用戶合理有效地使用時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)。
對(duì)于時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的安全問題，定期進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份操作。備份計(jì)劃采取雙機(jī)熱備份，定期檢查數(shù)據(jù)備份介質(zhì)是否有效，特別要求在操作系統(tǒng)配置更新升級(jí)的時(shí)候必須進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份。此外，針對(duì)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)防控，還需要對(duì)數(shù)據(jù)全生命周期進(jìn)行記錄，以保障數(shù)據(jù)能夠被溯源。
4 時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的應(yīng)用
4.1 守時(shí)系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用
針對(duì)守時(shí)系統(tǒng)，時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)的應(yīng)用主要包括守時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，守時(shí)系統(tǒng)時(shí)間預(yù)報(bào)、駕馭參考，守時(shí)實(shí)驗(yàn)室時(shí)間保持能力評(píng)估3個(gè)方面，具體如下。
首先，時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)可被應(yīng)用于守時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。基于時(shí)間頻率比對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)原子鐘、主鐘系統(tǒng)、駕馭控制系統(tǒng)中的異常數(shù)據(jù)特征進(jìn)行挖掘提取，分析并歸納總結(jié)系統(tǒng)關(guān)鍵部分的數(shù)據(jù)異常類型，這些故障類型一般包括原子鐘測(cè)量比對(duì)數(shù)據(jù)的缺失、頻率跳變、相位跳變，主鐘系統(tǒng)的頻率突變、相位突變，駕馭控制系統(tǒng)控制命令的有效性，系統(tǒng)輸出信號(hào)的穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度變化等。先具體分析，再詳細(xì)分類，然后依據(jù)原子鐘類型、駕馭控制設(shè)備類型、原子鐘測(cè)量比對(duì)類型（頻差、相差）、主鐘類型等進(jìn)行劃分，最后將劃分結(jié)果作為守時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要參考，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常的時(shí)候，依據(jù)分析結(jié)果快速鎖定問題源頭，及時(shí)、高效地處理故障，保障守時(shí)系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
其次，時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)可被應(yīng)用于守時(shí)系統(tǒng)的時(shí)間預(yù)報(bào)、駕馭參考。守時(shí)實(shí)驗(yàn)室的主鐘頻率源常常是一臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定、性能良好的原子鐘，原子鐘是自由運(yùn)轉(zhuǎn)的，其相對(duì)于BIPM發(fā)布的UTC[6]可能有一定的頻率偏差，為了獲得接近UTC的頻率輸出，需要對(duì)主鐘系統(tǒng)的輸出頻率UTC(k)進(jìn)行駕馭控制，即需要計(jì)算頻率駕馭量，運(yùn)用原子鐘比對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鐘差預(yù)報(bào)[7-8]，結(jié)合BIPM公布的交互數(shù)據(jù)（即權(quán)重、速率、頻率漂移數(shù)據(jù)）可以計(jì)算駕馭量，其中通過調(diào)節(jié)權(quán)重可充分發(fā)揮不同類型原子鐘的性能優(yōu)勢(shì)。此外，BIPM公布的UTC與UTC(k)偏差（數(shù)據(jù)每五天產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)，每個(gè)月公布滯后的值）可分別作為主鐘系統(tǒng)長(zhǎng)期駕馭量、外部駕馭量。
最后，時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)可被應(yīng)用于對(duì)守時(shí)實(shí)驗(yàn)室時(shí)間保持能力的評(píng)估。守時(shí)實(shí)驗(yàn)室可通過BIPM發(fā)布的Circular-T數(shù)據(jù)、權(quán)重w報(bào)、速率r報(bào)、頻率漂移d報(bào)，匹配本地實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)字典，獲得本地守時(shí)原子鐘權(quán)重?cái)?shù)據(jù)、原子鐘相對(duì)TA I速率數(shù)據(jù)、頻率漂移數(shù)據(jù)，并結(jié)合時(shí)間頻率公報(bào)數(shù)據(jù)，利用本地原子時(shí)算法及本地時(shí)間頻率信號(hào)控制技術(shù)，產(chǎn)生并保持標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC(k)，UTC(k)與國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的偏差可作為評(píng)估守時(shí)實(shí)驗(yàn)室守時(shí)能力的重要指標(biāo)。2020年至今，UTC與UTC(NTSC)的偏差（UTC-UTC（NTSC））情況如圖2所示。
圖2???2020年至今UTC與UTC(NTSC)的偏差
此外，前面提到的原子鐘權(quán)重?cái)?shù)據(jù)也可以從另一方面反映本地守時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，如果原子鐘普遍權(quán)重較大，則說明本地原子鐘性能穩(wěn)定、可預(yù)測(cè)性良好，產(chǎn)生的時(shí)間尺度具有可靠性。
4.2 遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)應(yīng)用
為了保障本地時(shí)間與國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步，遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)常用的方法有衛(wèi)星雙向時(shí)間頻率傳遞（two way satellite time and frequency transfer，TWSTFT）、GNSS共視（common view，CV）、GNSS全視（all in view，AV）、PPP、遠(yuǎn)距離光纖比對(duì)、遠(yuǎn)距離激光比對(duì)等。不同的比對(duì)方法具有不同的特性，通過大數(shù)據(jù)分析可以總結(jié)不同遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)技術(shù)對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)以及比對(duì)精度，從而在對(duì)精度、實(shí)時(shí)性要求不同的應(yīng)用場(chǎng)景，選擇或自由設(shè)計(jì)相應(yīng)的遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)手段或多種手段的組合。目前生成的遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)數(shù)據(jù)集為TWSTFT數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，對(duì)精度、實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景具有良好的適用性。
未來，將增加PPP、遠(yuǎn)距離光纖比對(duì)、遠(yuǎn)距離激光比對(duì)等比對(duì)數(shù)據(jù)集，通過對(duì)其特性進(jìn)行分析挖掘，將滿足更多遠(yuǎn)距離時(shí)間比對(duì)鏈路的應(yīng)用需求。
4.3 時(shí)間同步應(yīng)用
在計(jì)量與校準(zhǔn)方面，可使用時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)研究遠(yuǎn)程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的復(fù)現(xiàn)以及相關(guān)復(fù)現(xiàn)方法，基于分析結(jié)果實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的計(jì)量與校準(zhǔn)。
在通信信息傳遞方面，以通信基站布設(shè)（含時(shí)間頻率同步系統(tǒng)）為基礎(chǔ)，通過通信基站與中心站或國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間服務(wù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程比對(duì)控制模塊，實(shí)現(xiàn)基站間相對(duì)同步，或者與國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間絕對(duì)同步，從而支撐移動(dòng)通信的實(shí)現(xiàn)。
在軍事方面，時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)可被應(yīng)用于目標(biāo)的精確打擊、目標(biāo)方位追蹤、目標(biāo)定位、分布式雷達(dá)系統(tǒng)，包括聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)雷達(dá)的時(shí)間同步應(yīng)用、基站間的時(shí)間同步應(yīng)用等。
5 結(jié)束語
綜上，時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)不同于其他科學(xué)數(shù)據(jù)資源，時(shí)間頻率本身具有一定的特殊性：一是時(shí)間是目前測(cè)量最準(zhǔn)確的物理量，二是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和頻率信號(hào)具有實(shí)時(shí)應(yīng)用和服務(wù)的功能。因此，開展時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)管理及共享應(yīng)用研究旨在進(jìn)一步促進(jìn)國內(nèi)時(shí)間頻率領(lǐng)域的科學(xué)研究，改進(jìn)時(shí)間頻率科學(xué)數(shù)據(jù)單文本服務(wù)方式，為國家科學(xué)數(shù)據(jù)資源建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。
作者簡(jiǎn)介
章宇（1992-），男，中國科學(xué)院國家授時(shí)中心研究實(shí)習(xí)員，主要研究方向?yàn)闀r(shí)間保持技術(shù)與方法、數(shù)據(jù)處理方法。
袁海波（1974-），男，博士，中國科學(xué)院國家授時(shí)中心研究員、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)闀r(shí)間尺度計(jì)算、高精度時(shí)間傳遞等。
王燕平（1963-），男，中國科學(xué)院國家授時(shí)中心高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槭貢r(shí)技術(shù)。
董紹武（1963-），男，博士，中國科學(xué)院國家授時(shí)中心研究員、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橹袊鴺?biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間UTC(NTSC)產(chǎn)生保持。
張繼海（1988-），男，中國科學(xué)院大學(xué)博士生，中國科學(xué)院國家授時(shí)中心助理研究員，主要研究方向?yàn)槿驅(qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)高精度時(shí)間比對(duì)與時(shí)差監(jiān)測(cè)。
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總結(jié)
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