时间统一系统
在航天活动中，各测控站所获取、记录的测量数据和事件都必须有严格统一的同一时间标准才能对它们进行分析和处理，才具有使用价值。时间信号还用于控制程序仪器，完成火箭、导弹的点火和使仪器按程序工作。
定义
时间统一系统是为测控系统提供统一标准时间信号和标准频率信号的系统。航天测控设备种类多、数量大、
分布广，如果没有统一的时间长度，根本无法完成任务。发射起飞时间(L)、各级火箭发动机的点火与关机时间、分离时间、数据注入时间、星(船)箭分离时间、航天器人轨时间等关键事件特征点都需要时统系统提供准确的时刻。时间统一系统连续可靠、稳定的运行是测控系统正常工作的前提，其性能优劣直接影响航天测控系统的测量精度和测量体制。典型的时间统一系统组成如右图所示。它由时间频率基准及发播系统、定时校频信号接收系统、本地频率标准、时间码产生器、分配放大器和用户设备等组成。 [1]
世界各国以性能优异的原子钟建立并保持着本国的时间体系。GPS时间是美国的一种时间基准，GLONASS是俄罗斯的一种时间基准，北京时是我国的主要时间基准。各国的时间基准通过协调世界时(UTC)可以互相比较，因而误差很小，对航天测控系统的测量精度影响可以忽略，因此时间统一系统广泛采用多个时间基准互为备份，择优使用。 [1]
时间统一系统应用的频率标准有3类。
第一类是铯原子频标和氢原子频标。铯原子频标的长期频率准确度极高，常用的是商业型铯原子频标，频率稳定度在10-11 s量级，准确度在10-14 s量级。氢原子频标的特点是既具有很高的频率准确度，又有很高的频率稳定度(小于1×10-12 s)，而且已实现国产化。氢原子频标按工作原理分为被动型和主动型。被动型氢原子频标体积小，频率准确度在10-12 s量级；主动型氢原子频标体积大，频率准确度在10-13 s量级，甚至更高。
第二类是铷原子频标。按工作原理分为抽运型和激射型，后者较前者短期频率稳定度高。常用的是较为经济的抽运型铷原子频标，频率准确度在10-10 s量级，频率稳定度在10-11 s量级。铷原子频标由于技术成熟，性能价格比高、小型化及工程化程度高等特点，已大量应用于航天测控系统，成为标准化时统设备的重要组成部分。
第三类是石英晶体频标。它是以石英晶体压电效应产生的稳定振荡信号为频率标准。普通石英晶体振荡器的频率准确度为10-5～10-6s，温度补偿石英晶体振荡器的频率准确度为10-6～10-7 s，恒温型石英晶体振荡器的频率准确度为10-8～10-9 s。石英晶体振荡器的频率稳定度为10-10～10-12 s。石英晶体频标体积小、频率稳定度较高，但开机需要预热，达到指标需要几十分钟甚至几十小时，受环境温度影响大，频率准确度需要定期校准。 [1]
标准化的时统设备由定时校频单元、频标单元、时码产生单元、时码区分单元、监控计算机等组成。定时校频单元一般具有GPS和长短波授时系统定时校频手段；频标单元由铷原子频标和通用石英频标组成本地冗余的频率标准；时码产生单元通过3个以上的冗余模块形成标准格式的B时间码，经过时码区分单元分配传输给附近的用户设备；监控微机直观显示各单元参数、状态，向上级网管报告设备运行情况。
标准化时统设备具有时差测量、延迟修正、闰秒、闰年、时间设置、故障告警等功能，可靠性与稳定性较高，分布于各大型测控站，为测控设备提供统一标准的时频信号格式。 [1]
时频信号发播系统将时间基准传递或传输到远距离的用户，解决覆盖范围和同步精度问题，多采用无线电波传送方式。航天测控系统应用的时频信号发播系统有美国GPS、俄罗斯GLONASS、我国北斗定位系统以及长波授时系统和短波授时系统(BPM)等。
利用卫星传递或发播定时信号是一种覆盖面宽、精度高的定时手段。其中典型的为美国GPS(定时系统)，利用它的精码可达10 ns量级的定时精度，粗码亦可达100 ns量级的定时精度。北斗定位系统是我国建立的区域卫星定位试验系统，仅地面设有原子钟组，定时性能低于GPS，应用普及程度较低。长波授时系统和短波授时系统的电波传输主要依靠电离层的反射进行，是一种服务面宽而价格又低廉的手段，但由于电离层的不稳定性，其信号质量相对GPS较差。我国的短波授时、长波授时系统由陕西临潼的国家授时中心维持和发播。 [1]
通过时频发播系统(或其他信道)完成本地时统设备与上级时间基准的时间同步和频率校准，简称定时与校频，是时统设备一项关键性工作。定时校频方法一般根据工程任务需要、现有技术设备条件和应用环境条件来综合确定。
定时方法分为卫星单向定时、长短波定时、双向定时等。卫星单向定时是从接收的导航定位卫星信号中提取时频信号，补偿电离层、传播路径等各种延迟，完成本地时间信号的输出。常用技术有GPS单向定时、北斗单向定时、GPS/GLONASS组合单向定时、GPS/北斗组合单向定时、GPS/GIDNASS/北斗组合单向定时。定时精度范围在10-6～10-8 s。长短波定时是接收我国授时中心或其他授时台发播的长波、短波信号，补偿电离层、传播路径等各种延迟，完成本地时间信号的输出。常用技术有短波授时系统单向定时，定时精度在10-3 s量级；长波授时系统单向定时，定时精度在10-6 s量级。双向定时是两地的时统设备通过专用信道(卫星、光纤等)互相发送接收时频信号，彼此交换测量数据，修正本地时间基准，从而实现两地间的时间统一。双向定时精度较高，一般在10-8～10-10 s范围。
校频方法与定时方法密不可分，校频的主要工作是测量频率标准与被测设备的频差等参数，然后予以调整。频差往往通过测量周期时间内二者的相位变化量来获取。 [1]
在航天活动中，各测控站所获取、记录的测量数据和事件都必须有严格统一的同一时间标准才能对它们进行分析和处理，才具有使用价值。时间信号还用于控制程序仪器，完成火箭、导弹的点火和使仪器按程序工作。航天器发射场、航天测控站中都配有时间统一系统，用以使各种测量设备同步工作，保证航天活动正常进行，现代航天时间同步精度已从毫秒量级达到纳秒（毫微秒）量级。时间统一系统由时统中心和若干时统分中心组成，其设备有无线电接收机、原子频率标准、标准信号发生器和放大分配设备组成。接收机接收国家天文台播发的标准时间和标准频率信号，使各时统系统与标准时间和标准频率保持同步。频率标准源产生准确而稳定的基准信号，送至信号和时间发生器，经分频和综合形
成各种频率的标准信号、采样信号、控制信号和时间码等信号，由分配设备放大后，经有线电缆或无线电线路送给用户设备。航天工程中常用高稳定恒温晶体振荡器和原子频率标准作为标准频率源。用户设备与时统中心的距离不同，时统信号到达各设备的时间延迟也有差异，当要求精确同步时，必须测出这些信号的传输时延，在数据处理过程中加以修正。航天活动中常用的标准时间有3种:①世界时(UT)：以地球自转为基础的时间计量系统，由于地球自转速度变化的影响，这种时间的刻度是不均匀的。②原子时(AT)：以原子共振现象所产生的恒定频率为基准而建立的时间计量系统，它的时间刻度十分均匀。③协调世界时(UTC):以原子时秒长为基础，时刻尽量接近于世界时的一种时间计量系统。协调世界时秒长严格等于原子时秒长，起点与世界时基本一致，用跳秒办法使其与世界时的刻度差总小于 0.9秒。这样既能保持时间刻度的高度均匀，又能使它与地球自转密切相关。 [2]
以往的时统设备无论是固定站使用的还是车载或船载的，在使用时都是静态的。因此这些车载或船载时统设备只是属于可搬动式的设备，它们的工作状态与固定台站使用的设备差别不大，所需注意的仅是防止运动过程对设备的损坏。随着导弹机动作战能力的提高，对这类飞行器测量的机动要求必然会随之提出。因此需要时统设备能适应动态工作条件，如能在车载或机载的工作环境下可靠地工作。对航天器的测量正在由陆基向天基发展，如用跟踪与数据中继卫星实现对中、低轨道航天器的测控，因此这类卫星上的时统设备就应能适应在星载条件下工作。
动态条件下工作的时统设备主要需解决下述2方面的问题。
(1)设备不仅应能经得住恶劣的运输环境的考验，还需在动态的环境下工作。诸如环境温度的剧烈变化、振动、冲击、过载和辐射等环境条件都会对时统设备的工作造成影响，其中频率标准对工作环境的变化最为敏感。因此在动态条件下工作的时统设备在研制时要注意解决恶劣环境对设备工作的影响。此外在使用中应为时统设备创造尽可能好的工作环境，如采取恒温、减震等措施以减轻环境条件变化对设备工作的影响。
(2)由于时统设备处于动态的工作环境，其空间位置在不断变化，给需要精确空间位置来计算电波传播时延的定时设备的工作带来困难。因为空间位置的不断变化意味着从授时台到定时设备的电波时延也在不断变化。对此需根据对时间同步误差的要求和空间位置变化的速率，选用或研制相应的高动态定时设备以满足时统设备时间同步工作的需要。
一种新的测量体制要求相距几十千米的站间时间同步误差达到纳秒量级。如果站间的时间同步能达到纳妙量级，几个站同时接收来自飞行器的信号就可精确测量其位置。这种测量体制会使原本较难实现的多目标跟踪测量迎刃而解，因为只需在每个目标内装有可区分的信标就可解决对多目标的测量。如果测量站是可移动的，还可很方便地用于不同地方的无线电测量设备的精度鉴定工作。这将使通常用精密的光学测量系统靠校飞的方法来进行的精度鉴定工作大为简化。
纳秒量级时间同步的实现首先要解决的是高精度定时手段。激光可以用来传递高精度的时间信号，但由于测量站均在地面，要实现几十千米激光的传输需要建高塔，而且激光的传输受气候条件如雨、雪等的影响很大。
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