美国陆军将展开芯片级原子钟研发

[据C4ISR网站2016年10月12日报道] 美国陆军计划制定者称，他们最小的授时器已准备好迎来巨大发展。体积不超过一块方糖的芯片级原子钟（CSAC）将赋予未来作战人员新型战术优势。
美陆军通信电子研发与工程中心（CERDEC）定位导航与授时（PNT）部首席工程师保罗·奥尔森说，“简而言之两个词：持续作战。作战中，可能被破坏，应该有能力继续作战。无线电台继续工作，网络继续工作，电子战作战也将继续工作。”
这些问题本质上都是授时功能：无线电台和网络，部分依赖于嵌入于GPS信号的超精密时间测量。一旦GPS受到敌方破坏，或者由于天气或地形问题信号消失，这些功能会失效。
过去，原子钟帮助军方应对GPS信号损失做了很多工作，但是原子钟已经变成了笨重的设备——外形大、机架式安装设备重达50~60磅（约22~27千克），且耗能很多。芯片级原子钟将提供一个微小型的改变方案：芯片尺寸约15立方厘米，耗能较少，在进入大规模生产阶段成本低于500美元。虽然这一微型原子钟还未能研发出来，但陆军通信电子研发与工程中心正在推进其发展。
通信电子研发与工程中心在2002年首次与美国防先期研究计划局（DARPA）组成团队，共同开发微型时钟用于武器、武器系统以及徒步士兵。2010年，随着原型成功研制出来，“芯片级原子钟”项目工作迁移至美国陆军制造技术（ManTech）办公室，由美国陆军研究与技术副部长负责（DASA-R&T）。
2013年，“芯片级原子钟”项目再次取得进展，向PM PNT传送了时间，管理者称，他们已开展PM PNT的积极探索，且可能会致使该设备在2022年左右被购置，用于上车和下车系统中。PNT集成系统部门负责人约翰·戴尔·科里安诺称，“这种技术已经存在，我们将在接下来几年内看到项目中的设计。”
尽管这些应用的本质仍在讨论中，但“芯片级原子钟”可能会对任何依赖精确授时的不同作战范围产生影响。时钟可以帮助士兵更好地利用干扰器，例如可以防止无线电控制简易起爆装置免受爆炸，还可以帮助保持无人驾驶飞机在GPS信号中断的高空中保持飞行。
PNT高级研究电子工程师金永基指出，早期海军陆战队将芯片级原子钟应用于反无线电控制简易爆炸装置电子战（CREW）系统中，进行了测试。这些大功率、模块化、多频段的射频干扰器用来阻止敌人使用选定的无线频谱部分。像大多数电子战技术一样，反无线电控制简易爆炸装置电子战系统依赖于精确的授时。
研究人员还在研究芯片级原子钟可行的航海实施方案，预想将原子钟用于GPS不起作用的深水环境中，增强水下声呐和定位能力。
尽管目前芯片级原子钟的能力只经过了实验室验证和有限的现场测试，研究人员还希望驱动其他增强能力，甚至考虑通过采购开发潜在应用。他们正在探究更好的管理降噪、使芯片不易受极限天气等环境因素的影响。

未来，研究人员将会把芯片级时钟嵌入GPS设备中，这将是使时间在战场环境下独立应用可靠性更高的进步。（工业和信息化部电子科学技术情报研究所  李婕敏）