Форматы кода времени CCSDS 301.0-B-4

Консультативный комитет по космическим системам передачи данных (CCSDS)
Рекомендация по стандартам космических систем
передачи данных
ФОРМАТЫ КОДА
ВРЕМЕНИ
РЕКОМЕНДОВАННЫЙ СТАНДАРТ
CCSDS 301.0-B-4
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ
ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
СОДЕРЖАНИЕ
Раздел
1
ВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................................... 1-1
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
2
ЦЕЛЬ И ОБЗОР ................................................................................................................................. 1-1
СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ ................................................................................................................... 1-1
КАТЕГОРИЗАЦИЯ ФОРМАТОВ КОДА ВРЕМЕНИ CCSDS ...................................................... 1-1
ПРИМЕНИМОСТЬ ........................................................................................................................... 1-2
ПРАВИЛА НУМЕРАЦИИ БИТОВ И НОМЕНКЛАТУРА ........................................................... 1-2
БЕЗОПАСНОСТЬ ...................................................................................................................................... 2-1
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
3
Страница
ПРЕДПОСЫЛКИ БЕЗОПАСНОСТИ .............................................................................................. 2-1
ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ ...................................................................................................... 2-1
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ УГРОЗЫ И СЦЕНАРИИ НАПАДЕНИЯ .................................................... 2-2
ПОСЛЕДСТВИЯ НЕПРИМЕНЕНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ.................................................... 2-2
ФОРМАТЫ КОДА ВРЕМЕНИ ................................................................................................................ 3-1
3.1.
3.2.
3.3
3.4
3.5
3.6
ПОЛЯ КОДА ВРЕМЕНИ ................................................................................................................. 3-1
НЕСЕГМЕНТИРОВАННЫЙ КОД ВРЕМЕНИ CCSDS (CUC) ..................................................... 3-2
СЕГМЕНТИРОВАННЫЙ КОД ВРЕМЕНИ ДНЯ CCSDS (CDS) ................................................ 3-3
СЕГМЕНТИРОВАННЫЙ КОД ВРЕМЕНИ КАЛЕНДАРЯ CCSDS (CКК) ................................ 3-4
СЕГМЕНТИРОВАННЫЙ КОД ВРЕМЕНИ КАЛЕНДАРЯ ASCII (ASCII) ................................. 3-6
КОДЫ, ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ............................................................................. 3-9
ПРИЛОЖЕНИЕ A ДИАПАЗОН СЧЕТЧИКОВ СЕГМЕНТОВ ДЛЯ СЕГМЕНТИРОВАННЫХ
КОДОВ ВРЕМЕНИ (НОРМАТИВНЫЙ) .................................................................... A-1
ПРИЛОЖЕНИЕ B ОБОСНОВАНИЕ КОДОВ ВРЕМЕНИ (ДЛЯ СВЕДЕНИЯ) ......................................B-1
ПРИЛОЖЕНИЕ C ГЛОССАРИЙ ВЫБРАННЫХ ТЕРМИНОВ ВРЕМЕНИ (ДЛЯ СВЕДЕНИЯ) ...... C-1
ПРИЛОЖЕНИЕ D ПЕРЕВОД TAI В UTC (ДЛЯ СВЕДЕНИЯ) ................................................................ D-1
ПРИЛОЖЕНИЕ E ПРИМЕР РАЗМЕЩЕНИЯ КОДОВ, ОПРЕДЕЛЕННЫХ ОРГАНИЗАЦИЕЙ
(PB-5J) (ДЛЯ СВЕДЕНИЯ) .............................................................................................. E-1
ПРИЛОЖЕНИЕ F ИНФОРМАЦИОННЫЕ ССЫЛКИ (ДЛЯ СВЕДЕНИЯ)............................................ F-1
Таблица
B-1: Применимость критериев ...............................................................................................................................B-2
B-2: Услуги кода времени .......................................................................................................................................B-3
B-3: Категории услуг кодов времени .....................................................................................................................B-4
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница vi
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
1.
1.1.
ВЕДЕНИЕ
ЦЕЛЬ И ОБЗОР
Целью
данного
рекомендованного
стандарта
является
создание
небольшого
количества
стандартизированных рекомендованных форматов кода времени для использования на объектах обмена
данными между организациями CCSDS. Данный рекомендованный стандарт не рассматривает такие
вопросы, как стабильность, погрешность данных, точность и т.д.
1.2.
СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ
Коды времени являются цифровым представлением временной информации. Описаны четыре стандартных
кода времени, рекомендованные CCSDS (а именно один «несегментированный» и три «сегментированных»
кода), которые используют международную стандартную секунду в качестве базовой единицы времени.
Несегментированный код времени является чисто двоичным счётом единиц времени и долевых частей
единиц времени от начального времени, именуемого «эпохой».
Сегментированный код времени представляет собой код, в котором счёт единиц времени и долевых частей
единиц времени накапливается в счетчиках с числом каскадов два и более, считающих по модулю
различных баз, начиная с эпохи.
Четыре рекомендованных формата кода времени содержат как данные по времени (в ПОЛЕ УКАЗАНИЯ
ВРЕМЕНИ, или T-ПОЛЕ) и в тех случаях, где это применимо, дополнительную информацию (во
ВВОДНОМ ПОЛЕ КОДА ВРЕМЕНИ или P-ПОЛЕ), которые отличительным образом идентифицируют
конкретный формат кода времени. P-ПОЛЕ может быть явным или косвенным (см. п. 2.1.1).
1.3.
КАТЕГОРИЗАЦИЯ ФОРМАТОВ КОДА ВРЕМЕНИ CCSDS
В данном рекомендованном стандарте могут быть определены четыре уровня форматов кода времени на
основании четырех степеней интерпретируемости кода.
Все уровни кода времени позволяют распознать границы поля кода времени и, таким образом, данное поле
может быть перенесено в виде блока в другое место.
Уровень 1: Полностью однозначная интерпретация
Форматы кода уровня 1 являются полностью самоопределяющимися и позволяют выполнить абсолютную
интерпретацию времени в отношении событий, отмеченных кодом. Таким образом, может быть выполнено
сравнение времени с другими источниками времени, использующими коды уровня 1. Данные коды
являются кодами, рекомендованными CCSDS и имеют рекомендованные эпохи.
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница 1-1
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
Уровень 2: Частичная интерпретация
Форматы кода уровня 2 обладают полностью самоопределяющейся структурой, однако поддерживают
только частичную интерпретацию, так как необходимо получить эпоху из внешнего источника. Может быть
выполнена относительная временная интерпретация для событий, отмеченных форматами уровня 2. Для
выполнения точных временных сравнений с другими источниками времени, использующими другие эпохи
(уровень 1 или уровень 2) из внешних источников должна быть получена дополнительная информация.
1.4.
ПРИМЕНИМОСТЬ
Данный рекомендованный стандарт содержит ряд кодов времени, предназначенных для использования при
организации обмене данными в космических информационных системах. Стандарт не предполагает
определение правил, какой код должен использоваться в какой-либо конкретной области применения.
Обоснование назначения каждого кода приводится в приложении В и может помочь специалисту по
прикладной области при выборе необходимого кода. Определение точности синхронизации, заданной
конкретным кодом времени, не является функцией данного рекомендованного стандарта, а относится к
ответственности органа, отвечающего за временные характеристики соответствующей системы.
1.5.
ПРАВИЛА НУМЕРАЦИИ БИТОВ И НОМЕНКЛАТУРА
В данном документе используются следующие правила для обозначения каждого бита в поле N-бита.
Первый бит в поле для передачи (т.e. самый левый по циклограмме) обозначается как «Бит 0»; следующий
бит определяется как «Бит 1» и так далее до «Бита N-1». Если поле используется для выражения двоичного
значения (такого, как счетчик), то старший двоичный разряд (СДР) должен быть первым переданным битом
поля, т.е. «Битом 0».
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница 1-2
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
БИТ 0
БИТ N -1
N-БИТ ПОЛЕ ДАННЫХ
ПЕРВЫЙ ПЕРЕДАВАЕМЫЙ БИТ = СДР
В соответствии с современной практикой передачи данных поля данных космического корабля часто
группируются в 8-битовые «слова», которые соответствуют указанным условным обозначениям. В рамках
данного рекомендованного стандарта используется следующая номенклатура для описания данной группы:
8-БИТОВОЕ СЛОВО = «ОКТЕТ»
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница 1-3
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
2.
2.1.
БЕЗОПАСНОСТЬ
ПРЕДПОСЫЛКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Предполагается использование форматов кода времени для кодирования значений времени в рамках
выбранных переданных параметров. Предполагается также, что данные параметры могут нуждаться в
защите от неопределяемого искажения, при этом иногда истинное значение параметра должно быть скрыто.
Описание подобных услуг безопасности не входит в область действия данного документа, но тем не менее
будет рассмотрено в следующих подразделах.
Значения кодов времени могут быть критичными для правильной эксплуатации космического корабля
(например, точное время работы двигателя для маневра) или не столь критичными (например, метка
времени на изображении, переданном на землю с космического корабля).
В случае передачи критичных кодов времени предполагается, что может потребоваться выполнение
требований целостности кода и, возможно, его достоверности. В зависимости от других обстоятельств
может также возникнуть необходимость в обеспечении конфиденциальности кода времени.
2.2.
ПРОБЛЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ
Выше указывалось, что при передаче критичного кода времени может потребоваться также и обеспечение
мер безопасности, применяемых для защиты. В зависимости от угрозы, политики безопасности полета и
желания организаторов полета может потребоваться применение услуг безопасности в отношении объекта,
несущего код времени. Если код времени является критичным, важно обеспечить, чтобы он не изменился
без обнаружения во время передачи. Достоверность может потребоваться для обеспечения отсутствия ввода
ошибочных/ложных кодов времени, которые могут изменить сведения о времени космического аппарата.
Несмотря на действенность данных проблем безопасности, они выходят за рамки области применения
данного документа. Данный документ допускает, что верхние или нижние слои Международной программы
стандартизации обмена данными между компьютерными системами различных производителей обеспечат
услуги безопасности. То есть, если требуется достоверность при степени детализации конкретного
пользователя, то она будет наилучшим образом применима на прикладном уровне. Если требуется меньшая
степень детализации, то она может быть наилучшим образом применена на уровнях сети или канала данных.
Если требуется целостность, то она может быть применена на прикладном уровне, а также на уровнях сети
или канала данных. Аналогично, если требуется конфиденциальность, она может быть применена на
прикладном уровне, а также на уровнях сети или канала данных. Более подробная информация
относительно выбора услуги и места ее реализации приводится в ссылке [4].
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница 2-1
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
2.3.
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ УГРОЗЫ И СЦЕНАРИИ НАПАДЕНИЯ
На космический корабль могут быть переданы несанкционированные коды времени, которые изменят
временную основу. Без целостности на космический корабль могут быть переданы искаженные коды
времени. Без конфиденциальности содержимое кода времени может быть раскрыто для
несанкционированного объекта.
2.4.
ПОСЛЕДСТВИЯ НЕПРИМЕНЕНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ
Услуги безопасности выходят за рамки данного документа и должны применяться на уровнях выше или
ниже тех, которые приводятся в данном документе. Однако в случае появления требования к достоверности
и оно не реализуется, то существует возможность загрузки на космический корабль несанкционированных
кодов времени, что, вероятно, приводит к срыву задания. При невыполнении условий целостности на
корабль могут быть загружены ошибочные коды времени, также в итоге способные привести к срыву
полета. При невыполнении условий конфиденциальности код времени или другие передаваемые параметры
на космический корабль или с него могут быть видны для несанкционированных объектов, что приводит к
раскрытию секретной или частной информации.
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница 2-2
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
3.
ФОРМАТЫ КОДА ВРЕМЕНИ
Форматы кода времени могут быть представлены как комбинация начального поля (P) и поля
характеристики (T). Поле P исключительным образом определяет варианты, параметры и структуру
кодирования поля Т и должны включаться, как только у получателя кода времени появляется неуверенность
в отношении выбранного кода. Поле Т и поле Р должны быть целым числом октетов по длине каждое.
3.1.
ПОЛЯ КОДА ВРЕМЕНИ
3.1.1. НАЧАЛЬНОЕ ПОЛЕ (ПОЛЕ P)
Начальное поле кода времени (поле P) может передаваться явно или косвенно. Если оно передается
косвенно (не присутствует с полем Т), то код не является самоопределяющимся и идентификацию следует
получить другими средствами.
При его открытой передаче открытое представление обязательного первого октета выглядит следующим
образом:
Бит
Интерпретация
0
Признак расширения
1-3
Идентификация кода времени
4-7
Детальный бит по информации о коде
Первый бит (Бит 0) поля Р представляет собой признак расширения, используемый для указания того, что
дополнительный октет включен в поле Р для определения формата кода времени. Подобное расширение
может потребоваться для размещения новых кодов времени или для предоставления большей информации,
например, по используемым часам. В настоящее время значение данного бита равно «0» с указанием того,
что второй октет не присутствует. Если второй октет присутствует, то его первый бит должен быть
признаком расширения с таким же определением: «0» указывает на то, что это последний октет поля Р, «1»
указывает, что следует еще один октет.
Детальные характеристики битов 1-7 приводятся в следующих параграфах с описанием каждого кода.
Идентификации кода времени (бит 1 - 3) = 000, 011 и 111 сохраняются для будущего применения.
Начальное поле не применяется, если код времени задан в формате ASCII.
3.1.2. ПОЛЕ ВРЕМЕНИ (ПОЛЕ T)
Для каждого кода поле T имеет базовую структуру и дополнительные расширения, которые могут
использоваться для разрешения неопределенностей.
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница 3-1
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
3.2.
НЕСЕГМЕНТИРОВАННЫЙ КОД ВРЕМЕНИ CCSDS (CUC)
3.2.1. ОПИСАНИЕ ПОЛЯ T
Описание поля Т состоит из выбранного количества соприкасающихся октетов, представляющего
комплексное число базовых единиц времени из определенной эпохи наряду с дополнительным целым
числом октетов, представляющих истекшую двоичную дробь базовой единицы времени. Каждый октет в
поле Т представляет состояние 8 последовательных битов двоичного счетчика, расположенных каскадом со
смежными счетчиками, которые перезапускаются при коэффициенте 256. Код времени, представленный в
поле T должен монотонно увеличиваться.
Базовой единицей времени, предназначенной для корреляции с земными часами, является секунда. Базовая
единица времени, представленная значением поля T, должна быть определена метаданными. Метаданные
также определяют начало периода времени и количество октетов базовых и дробных единиц времени.
Указанные метаданные могут быть предоставлены полем P, если задействована самоидентификация или
метаданными, которые являются внешними по отношению к полю P.
Эпоха, рекомендованная CCSDS, является периодом времени с 1 января 1958г. (TAI), а рекомендованной
единицей времени является секунда, с использованием TAI в качестве шкалы опорного времени для
использования кода времени уровня 1. Данный код времени не основывается на всемирном
координированном времени (UTC), и корректировочные секунды не применяются.
3.2.2. ОПИСАНИЕ ПОЛЯ P
Октет 1 (обязательный при использовании поля P)
Бит 0
= Расширение поля P («ноль»: без расширения; «один»: поле расширено)
Бит 1 – 3
= Идентификация кода времени
001 — 1 января 1958г. 1 эпоха (код времени уровня 1)
010 — период, определенный организацией (код времени уровня 2)
Бит 4 - 5
= Количество октетов базовых единиц времени минус один
Бит 6 - 7
= Количество октетов дробных единиц времени
Октет 2 (факультативно—сигнал присутствия в Октете 1)
Бит 0
= Расширение поля P («ноль»: без расширения; «один»: поле расширено)
Биты 1-2
= Количество дополнительных октетов базового времени дополнительно к указанному в
Октете 1
Биты 3-5
= Количество доплнительных октетов дробных единиц времени дополнительно к
указанному в Октете 1
Биты 6-7
= Резерв для определения задания
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница 3-2
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
ПРИЛОЖЕНИЕ B
ОБОСНОВАНИЕ КОДОВ ВРЕМЕНИ
(ДЛЯ СВЕДЕНИЯ)
Цель:
В данном Приложении представлено обоснование назначения каждого кода. Оно может быть полезно
специалистам в прикладной области для выбора соответствующего кода.
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница B-1
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
B1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Данные приборных измерений, полученные с космического корабля, имеют небольшую ценность , если
невозможно воссоздать обстановку вокруг прибора на момент проведения измерения. Такие параметры
дополнительных данных, как время, положение, скорость, пространственное положение, температура
прибора, данные наземных измерений и многие другие параметры, могут иметь существенное значение для
правильного толкования приборных данных. Среди указанных параметров дополнительных данных время
приборных измерений, естественно, имеет наибольшее значение. Причина этого состоит в следующем:
(1) Во многих случаях данные приборных измерений могут быть проанализированы практически
исключительно на основе привязанной по времени выборки приборных измерений.
(2) Время предоставляет наиболее эффективную и зачастую единственно возможную связь между
приборными данными и внешними дополнительными данными. Два независимых процесса
измерения, каждый из которых коррелирован по времени, могут быть согласованы друг с
другом.
Однако, дальнейшее распространение слегка отличающихся кодов нежелательно. Выбор одного
конкретного кода будет зависеть от выбранных критериев оптимизации в данном применении. Например, в
таблице B-1 приводится сравнение четырех рекомендованных кодов в контексте трех критериев выбора,
обозначенных CCSDS:
-
Совместимый с UTC
:
Обеспечивает однозначное представление ежегодных
поправок атомного времени
-
Компьютерно-ориентированный
:
Меньшее количество сегментов упрощает обработку и
обращение с данными
-
Удобочитаемый
:
Легко читаемый код, соответствующий широко
распространенному представлению гражданского времени.
Таблица B-1: Применимость критериев
Код времени
CUC
С (сегментированный)
Н (не сегментированный)
Н
CCSDS 301.0-B-4
1
Совместим с
UTC
нет
Страница B-2
Действителен для
компьютера
да
Удобочитаем
нет
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
УСЛУГА, СВЯЗАННАЯ С РАЗЛИЧНЫМИ УРОВНЯМИ ФОРМАТОВ КОДА
ВРЕМЕНИ
B2
Разные уровни кода времени были выделены по степени самоинтерпретации кодов.
Все уровни кода времени обеспечивают распознавание границ поля кода времени и, таким образом, могут
переместить данное поле в виде блока в другое место.
Различные услуги, которые могут быть получены без специальных договоренностей между пользователями
кодов времени CCSDS, представлены ниже:
-
Интерпретация абсолютного времени: временное сравнение и дифференцирование в отношении
событий, основанных на отдельных временных источниках, при этом все источники имеют один
период, рекомендованный CCSDS.
-
Интерпретация относительного времени: временное сравнение и дифференцирование в отношении
событий, основанных на одинаковых временных источниках, при этом источник имеет известный
период, определенный организацией.
-
Заказ событий привязанных по времени из единого источника.
В таблице B-2 показано, как данные три услуги могут относиться к уровням кода времени.
В таблице B-3 показаны идентификация форматов различных кодов времени в поле P и соответствующие
уровни кодов времени.
Таблица B-2: Услуги кода времени
Уровень
Интерпретация
абсолютного времени
Интерпретация
относительного времени
Заказ
Уровень 1 CUC (CUC)
да
да
да
Уровень 2 CUC (CUC)
нет
да
да
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница B-3
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
Таблица B-3: Категории услуг кодов времени
B3
Название кода времени
Идентификация формата поля P (биты 1-3)
Категория кода времени
Резерв
0 0 0
-
CUC (CUC)
0 0 1
Уровень 1
CUC (CUC)
0 1 0
Уровень 2
ОБСУЖДЕНИЕ РЕКОМЕНДОВАННЫХ КОДОВ
Все длины рекомендованных кодов времени являются целыми числами октетов. Это позволяет
оптимизировать компьютерную обработку данных кодов и позволяет использовать языки высокого уровня.
Диапазон счетчиков всех сегментов (особенно для високосного года и корректировочной секунды) показан в
Приложении A.
B3.1
НЕСЕГМЕНТИРОВАННЫЕ CCSDS
(CUC)
Несегментированный бинарный код времени подходит, в частности, для компьютерных применений,
которые используют арифметические расчеты временных отличий. В силу того, что несегментированный
формат представляет состояние последующих битов бинарного счетчика (т.e. непрерывное
функционирование без перерывов), арифметические операции могут быть выполнены непосредственно.
Код допускает как абсолютное время (шкала TAI), так и время, измеренное относительно эпохи,
определенной организацией. Различные допустимые ограничения кода делают его бит-эффективным.
Атрибуты данного кода позволяют использовать их, в частности, для измерения часов космического
аппарата.
1
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
ПРИЛОЖЕНИЕ C
ГЛОССАРИЙ ВЫБРАННЫХ ТЕРМИНОВ ВРЕМЕНИ (ДЛЯ СВЕДЕНИЯ)
Назначение:
Данное Приложение позволяет определить количество терминов, связанных со временем, которые были
использованы в рекомендованном стандарте или помогают в понимании текстов рекомендованного
стандарта. Определения происходят от ITU-R TF.686-2 (ссылка [5]).
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница C-1
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
ТОЧНОСТЬ:
Точность соответствия между результатами измерения и истинным значением измеряемой величины.
Точность обычно зависит от совокупной погрешности полученного измерения. (См. также «погрешность».)
ПЕРИОД НЕОПРЕДЕЛЁННОСТИ:
Интервал между последующими повторениями того же кода времени.
ASCII:
Закодированный набор буквенно-цифровых и управляющих символов используется для обмена
информацией. Закодированный набор символов, используемый для образования кода времени ASCII,
определенный в 3.5, описан в подробностях в международном стандарте ИСO 8859-1 (ссылка [3]).
ШКАЛА АТОМНОГО ВРЕМЕНИ:
Шкала времени, основывающаяся на явлении атомного или молекулярного резонанса. Истекшее время
измеряется путем подсчета циклов частоты, синхронизированной с атомным или молекулярным переходом.
ВСЕМИРНОЕ КООРДИНИРОВАННОЕ ВРЕМЯ (UTC):
Шкала времени, поддерживаемая Международным бюро весов и мер (МБВМ) и Международной службой
систем отсчета и вращения Земли (МССОВЗ), которая создает основу координированного распространения
стандартных частот и сигналов времени.
Она соответствует в точности по степени TAI, но отличается от нее целым числом секунд. Шкала UTC
регулируется путем введения или удаления секунд (положительных или отрицательных дополнительных
секунд) для обеспечения приблизительного соответствия ВВ1. (См. «всемирное время».)
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница C-2
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
ДАТА:
Результат подсчета по определенной шкале времени, обычно по календарю.
ПРИМЕЧАНИЕ - Дата может быть условно выражена в годах, месяцах, днях, часах, минутах, секундах и их
долях.
РTAI:
Величина разницы TAI - UTC, рассеянная с сигналами времени, обозначается как РTAI. РTAI = TAI ** UTC
может считаться поправкой, добавляемой к UTC для получения TAI.
РВВ1:
Значение прогнозируемой разницы ВВ1 - UTC, рассеянное с сигналами времени. РВВ1 может считаться
поправкой, добавляемой к UTC для получения лучшего приближения ВВ1. Значения РВВ1 приводятся
Международной службой систем отсчета и вращения Земли (МССОВЗ) кратно 0,1 с. (См.
«координированное время».)
АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ:
Шкала астрономического времени, основанная на орбитальном движении Земли вокруг Солнца. Оно
использовалось для определения секунды СИ между 1960 и 1967 и продолжало использоваться в
астрономических целях до 1977, после чего было заменено земным динамическим временем (ЗДВ). ЗДВ в
свою очередь было заменено земным временем (ЗВ) в 1991.
ЭПОХА:
Начало эры (или события) или опорная дата системы измерений.
СРЕДНЕЕ ГРИНВИЧСКОЕ ВРЕМЯ (GMT):
Среднее солнечное время в состоянии замера в Королевской обсерватории в Гринвиче. GMT было принято в
качестве международной первой всеобщей шкалы времени в 1884г. Однако, несмотря на то, что термин
остается широкоупотребительным, GMT больше не поддерживается и для точных объектов применения был
заменен Всемирным временем (ВВ) и Всемирным координированным временем (UTC).
МЕЖДУНАРОДНОЕ АТОМНОЕ ВРЕМЯ (TAI):
Шкала времени, созданная и поддерживаемая Международным бюро весов и мер (МБВМ) на основании
данных атомных часов, работающих в ряде заведений по всему миру. Их эпоха была установлена таким
образом, чтобы TAI находилось в приблизительном соответствии с ВВ1 на 1 января 1958г. Норма TAI явно
связана с определением секунды СИ, которая определяется длительностью в 9 192 631 770 периодов
излучения, соответствующей переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры земного состояния
атома цезия-133. (См. также «секунда», «всемирное время» и «ВВ1».)
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница C-3
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
ЮЛИАНСКИЙ КАЛЕНДАРЬ:
День по Юлианскому календарю, за которым следует дробное число дня, истекшего с предыдущего полудня
(12 часов ВВ).
Пример: Дата 0,5 января ВВ 1900г. соответствует ЮК = 2415020,0.
ДЕНЬ ПО ЮЛИАНСКОМУ КАЛЕНДАРЮ:
Номер конкретного дня из непрерывного отсчета дней с началом отсчета в 12 часов ВВ на 1 января 4713 до
н.э., Юлианский календарь (начинается с нулевого дня по Юлианскому календарю).
Пример: День, протекающий с 0,5 д 1900г. ВВ по 1,5 д января 1900г. ВВ имеет номер 2 415 020.
ЕЖЕГОДНАЯ ПОПРАВКА ВРЕМЕНИ
Международно принятая ежегодная поправка времени величиной в одну секунду, используемая для
корректировки Всемирного координированного времени (UTC) для обеспечения приблизительного
соответствия с ВВ1. Добавленная секунда называется положительной секундой координации, а вычтенная
секунда называется отрицательной секундой координации. Описание процедур, связанных с UTC с учетом
секунд координации приводится в рекомендациях ITU-R TF.460 (ссылка [6]). (См. также «всемирное
координированное время», «всемирное время» и «ВВ1»).
МОДИФИЦИРОВАННАЯ ЮЛИАНСКАЯ ДАТА (МЮД):
Дата по юлианскому календарю, не превышающая 2 400 000,5 суток.
ПРИМЕЧАНИЕ - Могут быть созданы другие модификации юлианского календаря с использованием
других констант; например:
(1) Константа 2 436 203,5 дней, которая приходится на 1 января 1958г., дает начало
TAI, признанного в качестве эпохи несегментированного кода CCSDS (CUC) и
сегментированного кода дня (CCS).
(2) Константа 2 440 000,5, которая приходится на 24,0 мая 1968г., дает начало
временной шкалы Сокращенной юлианской даты (СЮД), которая используется в
коде времени НАСА PB-5J (см. Приложение E).
ПРОТОКОЛ СЕТЕВОГО ВРЕМЕНИ (ПСВ):
Протокол сетевого времени (ПСВ) используется для синхронизации времени клиента компьютера или
сервера с другим сервером, или опорным источником времени, типа земной или спутниковой службы
вещания или модема. ПСВ обеспечивает точности распределенного времени порядка одной миллисекунды
по локальной сети и десятки миллисекунд по глобальным сетям. ПСВ широко используется в Интернете для
синхронизации компьютерных часов с государственным эталонным временем.
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница C-4
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
ТОЧНОСТЬ:
Степень взаимного соответствия между рядом отдельных измерений; зачастую, но не обязательно,
выраженная стандартным отклонением. (См. также «погрешность».)
СЕКУНДА:
Базовая единица времени или интервал времени в Международной системе единиц (СИ), которая равняется
по продолжительности 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующим переходу между двумя
уровнями сверхтонкой структуры земного состояния атома цезия-133 по определению, данному на
заседании Генеральной конференции по мерам и весам в 1967г. В 1997 Международный комитет мер и
весов подтвердил, что «Данное определение относится к атому цезия в состоянии покоя при температуре 0
K.» Целью заявления было уточнение того, что определение секунды СИ основывается на атоме Cs,
возмущенном излучением абсолютно чёрного тела, то есть, в среде 0 K, и поэтому в частоты первичных
норм частоты должны быть внесены поправки сдвига из-за фоновой радиации в соответствии с материалами
заседания Генеральной конференции по мерам и весам в 1999г.
ФОРМАТ КОДА ВРЕМЕНИ:
Система цифровых или аналоговых символов, используемая в конкретном формате для передачи временных
данных (т.e. даты, времени дня или промежутка времени).
ПРИМЕЧАНИЕ- Любое представление времени, НЕ основанное на секунде как основной единице времени,
не является кодом времени, а считается технологическим параметром. При этом размерность секунды не
указывается в коде времени и могут использоваться десятичные кратные величины или подкратные
величины (напр., миллисекунды).
ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ:
Протяженность между двумя моментами, отсчитываемыми по одной шкале времени.
ШКАЛА ВРЕМЕНИ:
Система однозначного порядка следования событий.
ЧТЕНИЕ ШКАЛЫ ВРЕМЕНИ:
Значение, считываемое со шкалы времени в указанный момент. Во избежание неоднозначности чтение
шкалы времени должно быть обозначено присвоением имени шкале времени (напр., UTC, TAI и т.д.) после
которого в скобках должно следовать название часов, передающей станции, астрономической обсерватории,
заведения или лаборатории эталонов, таких как UTC (k).
ЕДИНИЦА ШКАЛЫ ВРЕМЕНИ:
Основной промежуток времени на шкале времени.
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница C-5
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
СОКРАЩЕННАЯ ЮЛИАНСКАЯ ДАТА (СЮД):
Счет дней до четвертого десятичного знака, берущий начало в полночь 1968-05-23,24 (см. Приложение E).
ПОГРЕШНОСТЬ:
Параметр, связанный с результатом измерения, характеризующий разброс значений, которые могут быть
логически отнесены к измеряемым величинам.
Как правило выделяют два вида погрешностей: случайную составляющую погрешности (известную также
как ошибка типа A) и систематическую составляющую (известную также как ошибка типа B).
Случайная погрешность часто выражается стандартным отклонением или кратным стандартным
отклонением при повторных измерениях. Систематическая составляющая обычно оценивается на основе
всей имеющейся информации о соответствующих параметрах.
ПРИМЕЧАНИЕ – Более подробно этот вопрос описан в Оценке данных измерений— Руководство по
погрешностям в измерении, JCGM 100:2008, Женева: ИСO, 2008.
ВСЕМИРНОЕ ВРЕМЯ (ВВ)
Всемирное время является мерой времени, которая в первом приближении соответствует среднему
суточному движению солнца по относительно наблюдателя, находящегося на нулевом меридиане. ВВ
определяется математической формулой как функция Гринвичского среднего звёздного времени. Таким
образом, ВВ определяется по наблюдениям суточного движения звезд. Шкала времени, определенная
напрямую по таким наблюдениям, обозначается как ВВ0; она незначительно зависит от места наблюдения.
При корректировке ВВ0 из-за сдвига по долготе места наблюдения, вызванного движением полюсов,
получают шкалу времени ВВ1. Дальнейший уровень чистоты обеспечивается в ВВ2, которое эмпирическим
путем корректирует ВВ1 с учетом годичной и полугодичной скорости вращения Земли.
ВВ0:
Прямое измерение всемирного времени по наблюдениям из определенной точки поверхности Земли.
На практике меридиан наблюдателя (положение на Земле) незначительно изменяется из-за движения
полюсов и наблюдатели в разных местах могут измерять разные величины ВВ0. Другими формами
всемирного времени являются ВВ1 и ВВ2, введение поправок к ВВ0 с целью создания более
равномерных шкал времени.
ВВ1:
Форма всемирного времени, которая учитывает движения полюсов и пропорциональна вращению
Земли в пространстве.
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница C-6
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
ВВ2:
Форма всемирного времени, которая учитывает движения полюсов с внесением дальнейшей
эмпирической поправки с учетом годичных и полугодичных изменений скорости вращения Земли
для обеспечения более равномерной шкалы времени. Сезонные колебания вызываются, прежде
всего, метеорологическими воздействиями.
ПРИМЕЧАНИЕ – Шкала времени ВВ2 на практике больше не используется.
ВСЕМИРНОЕ КООРДИНИРОВАННОЕ ВРЕМЯ (UTC):
Эквивалент «Координированного всемирного времени (UTC)» (см. выше).
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница C-7
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
ПРИЛОЖЕНИЕ D
ПЕРЕВОД TAI В UTC
(ДЛЯ СВЕДЕНИЯ)
Цель:
В данном Приложении приводится формула перевода из времени TAI во время UTC, выраженная в
секундах.
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница D-1
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
По шкале времени TAI код CUC представляет двоичный отсчет секунд, прошедших на протяжении эпохи с
1 января 1958г. Таким образом, она идеально подходит для расчета истинной разницы по времени между
событиями, далеко разнесенными по времени.
По шкале времени UTC код времени CCS является кодом, используемым обычно для представления
времени. Расчет разницы по времени между двумя временами UTC требует знания всех промежуточных
секунд координации с целью получения истинной разницы.
Начиная с 1 января 1972г. было дано соотношение между TAI и UTC простым накоплением секунд
координации, которое происходит примерно раз в год:
В текущий момент i:
Ti
= время TAI
Ui
= время UTC, выраженное в секундах
Ti
= Ui + Li,
где Li является накопленными добавочными секундами координации между эпохой и моментом i.
В следующей таблице приведен опорный перечень накопленных добавочных секунд координации Li с
1972г. по 1990г.:
Период времени
1.01.1972 - 1.07.1972
1.07.1972 - 1.01.1973
1.01.1973 - 1.01.1974
1.01.1974 - 1.01.1975
1.01.1975 - 1.01.1976
1.01.1976 - 1.01.1977
1.01.1977 - 1.01.1978
1.01.1978 - 1.01.1979
1.01.1979 - 1.01.1980
1.01.1980 - 1.07.1981
1.07.1981 - 1.07.1982
1.07.1982 - 1.07.1983
1.07.1983 - 1.07.1985
1.07.1985 - 1.01.1988
1.01.1988 - 1.01.1990
1.01.1990 - 1.01.1991
1.01.1991 - 1.07.1992
1.07.1992 - 1.07.1993
1.07.1993 - 1.07.1994
1.07.1994 - 1.01.1996
1.01.1996 - 1.07.1997
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница D-2
Li
10,000 000 0 с
11,000 000 0 с
12,000 000 0 с
13,000 000 0 с
14,000 000 0 с
15,000 000 0 с
16,000 000 0 с
17,000 000 0 с
18,000 000 0 с
19,000 000 0 с
20,000 000 0 с
21,000 000 0 с
22,000 000 0 с
23,000 000 0 с
24,000 000 0 с
25,000 000 0 с
26,000 000 0 с
27,000 000 0 с
28,000 000 0 с
29,000 000 0 с
30,000 000 0 с
Ноябрь 2010
РЕКОМЕНДАЦИИ CCSDS ПО ФОРМАТАМ КОДА ВРЕМЕНИ
Период времени
1.07.1997 - 1.01.1999
1.01.1999 - 1.01.2006
1.01.2006 - 1.01.2009
1.01.2009
CCSDS 301.0-B-4
1
Страница D-3
Li
31,000 000 0 с
32,000 000 0 с
33,000 000 0 с
34,000 000 0 с
Ноябрь 2010