DPZ/EUREKA-1/2041/2013
European Initiative EUREKA
LEGAL TIME DISTRIBUTION SYSTEM
System Dystrybucji Czasu Urzędowego
Aim of the project
The project Legal Time Distribution System (LTDS) aims at the development of a new technology and supporting hardware and software to disseminate, using Galileo/GPS and NTP servers, legal time with certified means such as to satisfy all the provisions of law.
Proposal of LTDS is based on the use of:
- a local clock(s) at the user premises,
- the CV (common view) technique, relied on Galileo/GPS signals, to transfer accurate time and compare the legal time scale with the user time scale,
- the Internet certified time dissemination, in the form of the NTP protocol, to validate the time transfer via the CV technique.
Main parts of the system
PBS1/B3/3/2012
Narodowe Centrum Badań i Rozwoju
URZĄDZENIA METROLOGICZNE WYSOKICH TECHNOLOGII DO POMIARÓW I GENERACJI ODCINKA CZASU Z PIKOSEKUNDOWĄ PRECYZJĄ
Celem projektu jest opracowanie kompletnego zestawu urządzeń do pomiaru, generacji i dystrybucji sygnałów czasu i częstotliwości. Urządzenia opierać się będą na najnowszych metodach pomiarowych oraz będą zbudowane z nowoczesnych komponentów elektronicznych.
Termin realizacji: 11.2012-10.2015
Kwota: 1,93 mln zł
Wykonawcy: Konsorcjum WAT i KenBIT
Efekty
Zespół badawczy ZTC ITK WEL, realizując projekt badawczy w ramach Programu Badań Stosowanych NCBiR, opracował unikalny, wielofunkcyjny i zaawansowany technologicznie system do precyzyjnej metrologii czasu i częstotliwości.
Efektem realizacji projektu jest opracowanie unikatowego, zaawansowanego technologicznie, autonomicznego systemu wysokorozdzielczej metrologii czasu i częstotliwości, w skład którego wchodzą:
Wielokanałowy licznik czasu i częstotliwości MTC 108
Precyzyjny generator odcinków czasu TIG 101
Programowalny dystrybutor sygnałów PDA 0816D
Opracowany system umożliwia przede wszystkim
1 wytwarzanie wzorcowych odcinków czasu w szerokim zakresie;
2 jednoczesne wysokorozdzielcze pomiary odcinków czasu pomiędzy sygnałami z wielu źródeł;
3 precyzyjne pomiary częstotliwości;
4 określenie stabilności źródeł częstotliwości, w szczególności atomowych źródeł referencyjnych;
5 dystrybucję wzorcowych sygnałów czasu i częstotliwości, elektrycznych i optycznych, do wielu odbiorników.
Opracowany system jest obecnie jedynym na świecie kompletnym i zunifikowanym zestawem do metrologii czasu i częstotliwości o tak wysokich parametrach (m.in. pikosekundowej precyzji) i szerokiej funkcjonalności. Głównym obszarem zastosowań systemu są laboratoria zajmujące się wytwarzaniem i dystrybucją wzorcowych sygnałów czasu i częstotliwości. Jednakże każde z urządzeń może pracować niezależnie, co znacznie rozszerza zakres potencjalnych zastosowań między innymi w wielu dziedzinach nauki (fizyka jądrowa, astronomia, geodezja) i techniki (nawigacja satelitarna, telekomunikacja, optoelektronika, przemysł półprzewodnikowy i komputerowy). Prototypowy egzemplarz licznika MTC 108 już znalazł zastosowanie w Poznańskim Centrum Super-komputerowo-Sieciowym afiliowanym przy Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN.
System był prezentowany na:
- 8 wystawach tematycznych, w tym 2 towarzyszących najbardziej prestiżowym na świecie konferencjom w dziedzinie metrologii czasu i częstotliwości, tj.: Precise Time and Time Interval Systems and Applications Meeting i EuropeanFrequency and Time Forum,
- 7 Międzynarodowych Wystawach Wynalazków, gdzie zdobył w sumie 6 medali (4 srebrne i 2 brązowe), nagrodę specjalną oraz wyróżnienie.
W ramach prac nad systemem Zespół opracował:
- 11 publikacji w renomowanych czasopismach, w tym 3 artykuły z listy filadelfijskiej,
- 14 referatów na konferencjach i seminariach.
Zarówno cały system, jak i poszczególne przyrządy zostały objęte ochroną prawa własności przemysłowej poprzez zgłoszenie
- 4 wspólnotowych wzorów użytkowych.
Działanie systemu zostało zweryfikowane eksperymentalnie, a wyniki badań oraz budowę opisano w licznych raportach badawczych, materiałach reklamowych, ulotkach oraz instrukcjach użytkownika i programisty, dzięki czemu system jest gotowy do wdrożenia.
Dodatkowe, bardziej szczegółowe informacje o urządzeniach
- Fundamentalne dla systemu pomiary odcinków czasu realizowane w liczniku MTC 108 wykonywane są w szerokim zakresie pomiarowym (> 1 godz.) z bardzo wysoką precyzją (< 4.5 ps) i dużą szybkością powtarzania pomiarów (do 91 mln pom./s) w ośmiu niezależnych kanałach pomiarowych. Uzyskanie pikosekundowej precyzji pomiaru możliwe jest dzięki zastosowaniu nowoopracowanej metody kodowania czasowo-cyfrowego, wbudowanego atomowego wzorca częstotliwości oraz zintegrowanego układu automatycznej kalibracji. Pomiary częstotliwości również wykonywane są w bardzo szerokim zakresie (do 3.5 GHz) i z wysoką rozdzielczością (12 cyfr znaczących). Funkcjonalność licznika MTC 108 zwiększają dodatkowo tryby pomiaru stabilności krótkookresowej źródeł sygnałów zegarowych (dewiacja Allana ADEV) i szacowania jakości tych sygnałów (błąd przedziału czasu TIE, dewiacja czasu TDEV)
- Generator TIG 101 jest źródłem wzorcowych odcinków czasu, które generowane są z ultra niskim rozmyciem czasowym (< 5 ps), w oparciu o dedykowaną metodę zliczania okresów sygnału z dynamicznym przesuwem fazy. Dodatkowo generator może być źródłem fali prostokątnej o precyzyjnie regulowanej częstotliwości (z krokiem 1 mHz).
- Sygnały wytworzone w systemie lub/i pochodzące z innych źródeł mogą być dystrybuowane z użyciem rozdzielacza PDA 0816, zarówno w postaci elektrycznej jak i optycznej, jednocześnie do 16 odbiorników. Różnice opóźnień pomiędzy poszczególnymi wyjściami są precyzyjnie korygowane do wartości poniżej 500 ps.
Artykuły naukowe
- R. Szplet, P. Kwiatkowski, Z. Jachna, K. Różyc: An 8-Channel 4.5 ps-Precision Timestamps-Based Time Interval Counter in FPGA chip, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, (wysłany do publikacji)
- R. Szplet, P. Kwiatkowski, K. Różyc, Z. Jachna, T. Sondej, M. Sawicki: High-precision multi-channel multi-function stand-alone time/frequency counter, Review of Scientific Instruments, (wysłany do publikacji)
- P. Kwiatkowski, K. Różyc, M. Sawicki, Z. Jachna, R. Szplet: 5 ps jitter programmable delay/frequency generator, Metrology and Measurement Systems, (wysłany do publikacji)
- K. Różyc, P. Kwiatkowski, M. Sawicki, Z. Jachna, R. Szplet: A multichannel programmable distribution amplifier, Measurement Automation Monitoring, Vol. 61, nr 7, 2015, str. 314-316
- D. Sondej, R. Szplet: A study of the effect of temperature changes on the interpolating time counter, Measurement Automation Monitoring, Vol. 61, nr 7, 2015, str. 302-304
- T. Sondej, M. Sawicki, R. Szplet: An autonomous microcontroller system for controlling a multi-channel time counter, Measurement Automation Monitoring, Vol. 61, nr 7, 2015, str. 305-307
- D. Sondej, R. Szplet: A comparison of methods for time-to-digital conversion based on independent coding lines and multi-edge coding, Proc. 22nd International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, Toruń, Poland, 2015, pp. 243-247
- K. Różyc, R. Szplet, P. Kwiatkowski, M. Sawicki, Z. Jachna: Wielokanałowy modułowy licznik czasu z użyciem układów programowalnych, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 60, nr 7, 2014, str. 432-434
- P. Kwiatkowski, R. Szplet, Z. Jachna, K. Różyc: Scalony licznik czasu z użyciem stempli czasowych i interpolacji dwustopniowej, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 60, nr 7, 2014, str. 435-437
- K. Chmielowiec, Z. Jachna: Kontroler komunikatów SCPI do scalonego licznika czasu i częstotliwości, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 59, nr 8, 2013, str. 806-808
- R. Szplet, P. Kwiatkowski, K. Różyc, Z. Jachna, T. Sondej, M. Sawicki: Timestamps-Based Multichannel Time Interval Counter, Proc. ION PTTI2013, Bellevue, USA, str. 158-162
Konferencje
- R. Szplet, Z. Jachna, K. Różyc, P. Kwiatkowski, T. Sondej, M. Sawicki: Wielofunkcyjny system pomiarowy do precyzyjnej metrologii czasu i częstotliwości, XXXIII Spotkanie Międzylaboratoryjnej Grupy ds. Porównań Krajowych Wzorców Czasu i Częstotliwości, Poznań, 26-27 października 2015
- D. Sondej, R. Szplet: A study of the effect of temperature changes on the interpolating time counter, The 18th Conference on Reconfigurable Ubiquitous Computing RUC 2015, Szczecin, 17-18 września 2015
- T. Sondej, M. Sawicki, R. Szplet: An autonomous microcontroller system for controlling a multi-channel time counter, The 18th Conference on Reconfigurable Ubiquitous Computing RUC 2015, Szczecin, 17-18 września 2015
- K. Różyc, P. Kwiatkowski, M. Sawicki, Z. Jachna, R. Szplet: Multichannel programmable distribution amplifier, The 18th Conference on Reconfigurable Ubiquitous Computing RUC 2015, Szczecin, 17-18 września 2015
- D. Sondej, R. Szplet: A comparison of methods for time-to-digital conversion based on independent coding lines and multi-edge coding, 22nd International Conference Mixed Design of Integrated Circuits and Systems, Toruń, 25-27 czerwca 2015
- R. Szplet, Z. Jachna, K. Różyc, P. Kwiatkowski, T. Sondej, M. Sawicki: Wielokanałowy licznik czasu, XXXII Spotkanie Międzylaboratoryjnej Grupy ds. Porównań Krajowych Wzorców Czasu i Częstotliwości, Toruń, 17 grudnia 2014
- D. Sondej, R. Szplet: A combination of multi-edge coding and independent coding lines for time-to-digital conversion, 24th International Conference on Field Programmable Logic and Applications (FPL), Munich, Germany, September 2-4 2014
- R. Szplet, P. Kwiatkowski, K. Różyc, M. Sawicki, Z. Jachna: Modular Time Interval Counter, 28th European Frequency and Time Forum EFTF 2014, Neuchatel, Szwajcaria, 23-26 czerwca 2014
- A. Czubla, R. Osmyk, P. Szterk, P. Krehlik, Ł. Śliwczyński, R. Szplet, Z Jachna, K. Różyc: Verification of TIC Characteristics for Precise Optical Fiber Time Transfer Links, 28th European Frequency and Time Forum EFTF 2014, Neuchatel, Szwajcaria, 23-26 czerwca 2014
- P. Kwiatkowski, R. Szplet, Z. Jachna, K. Różyc: Scalony licznik czasu z użyciem stempli czasowych i interpolacji dwustopniowej, XVII Konferencja Naukowa Reprogramowalne Układy Cyfrowe RUC 2014, Szczecin, 29-30 maja 2014
- K. Różyc, R. Szplet, P. Kwiatkowski, M. Sawicki, Z. Jachna: Wielokanałowy modułowy licznik czasu z użyciem układów programowalnych, XVII Konferencja Naukowa Reprogramowalne Układy Cyfrowe RUC 2014, Szczecin, 29-30 maja 2014
- R. Szplet, P. Kwiatkowski, K. Różyc, Z. Jachna, T. Sondej, M. Sawicki: Timestamps Based Multichannel Time Interval Counter, 45th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Applications Meeting, Bellevue, Washington, USA, 2-5 grudnia 2013
- Z. Jachna, R. Szplet, K. Różyc, P. Kwiatkowski: Kalibracja dynamiczna wielokanałowych interpolacyjnych liczników czasu, XXXI Spotkanie Międzylaboratoryjnej Grupy ds. Porównań Krajowych Wzorców Czasu i Częstotliwości, Zielonka, 27 listopada 2013
- K. Chmielowiec, Z. Jachna: Kontroler komunikatów SCPI do scalonego licznika czasu i częstotliwości, XVI Konferencja Naukowa Reprogramowalne Układy Cyfrowe RUC 2013, Szczecin, 23-24 maja 2013
1 Srebrny medal za opracowanie Wielofunkcyjnego systemu pomiarowego do precyzyjnej metrologii czasu i częstotliwości, Międzynarodowa Wystawa Innowacji, Badań i Nowych Technologii BRUSSELS EUREKA 2015, 21.11.2015, Bruksela, Belgia
2Srebrny medal za opracowanie Wielofunkcyjnego systemu pomiarowego do precyzyjnej metrologii czasu i częstotliwości, Międzynarodowe Targi Wynalazczości SIIF, 26-29.11.2015, Seul, Korea Południowa
3Brązowy medal za opracowanie Wielofunkcyjnego systemu pomiarowego do precyzyjnej metrologii czasu i częstotliwości, 9. Międzynarodowa Warszawska Wystawa Wynalazków IWIS, 12-14.10.2015, Warszawa, Polska
4Srebrny medal za opracowanie Wielofunkcyjnego systemu pomiarowego do precyzyjnej metrologii czasu i częstotliwości, 26. Międzynarodowa Wystawa Wynalazków - ITEX, 21–23.05.2015, Kuala Lumpur, Malezja
5Srebrny medal za opracowanie Wielofunkcyjnego systemu pomiarowego do precyzyjnej metrologii czasu i częstotliwości, 43. Międzynarodowa Wystawa Wynalazczości, Nowoczesnej Techniki i Wyrobów - Geneva Inventions, 15–19.04.2015, Genewa, Szwajcaria
6Brązowy medal za opracowanie Wielokanałowego analizatora czasu i częstotliwości, Międzynarodowe Targi Wynalazczości SIIF, 28.11– 01.12.2014, Seul, Korea Południowa
7Wyróżnienie od Malaysian Association of Research Scientists za opracowanie Wielokanałowego analizatora czasu i częstotliwości, Międzynarodowe Targi Wynalazczości SIIF, 28.11–01.12.2014, Seul, Korea Południowa
2011/01/B/ST7/03278
Narodowe Centrum Nauki
INTERPOLACYJNE METODY PRZETWARZANIA CZASOWO-CYFROWEGO Z KODOWANIEM WIELOKROTNYM I NIEZALEŻNYMI LINIAMI KODUJĄCYMI O PIKOSEKUNDOWEJ ROZDZIELCZOŚCI
Cele projektu
Celem badań jest opracowanie nowych metod precyzyjnego przetwarzania czasowo-cyfrowego oraz:
- analiza matematyczna i doświadczalna precyzyjnej metody przetwarzania czasowo-cyfrowego z niezależnymi, cyfrowymi liniami kodującymi,
- określenie metod tworzenia i kalibracji ekwiwalentnej linii kodującej,
- analiza nowej metody przetwarzania czasowo-cyfrowego z kodowaniem wielokrotnym i niezależnymi liniami kodującymi,
- analiza błędów opracowanych metod przetwarzania.
Metoda kodowania wielokrotnego w niezależnych liniach kodujących
kodowaniem wielokrotnym w niezależnych liniach kodujących
![](https://wel.wat.edu.pl/wp-content/uploads/2022/02/MECinICL.png)