UNIK9430 – Atomklokker, satellittnavigasjonssystemer og synkronisering
Beskrivelse av emnet
Kort om emnet
H?ystabilitets oscillatorer og atomklokker ligger til grunn for en rekke anvendelser som er avhengig av synkronisering i form av stabil takt og/eller n?yaktig tid. Eksempler p? anvendelser er satellittnavigasjon, mobiltelefoni, h?yhastighets datakommunikasjon, digitalt bakkenett og SmartGrid.
Studentene f?r gjennom emnet en innf?ring i virkem?ten til h?ystabilitets klokker/frekvenskilder (kvartsoscillator, rubidiumoscillator, chip-klokke (CSAC), cesiumklokke og hydrogenmaser). Emnet gir en praktisk innf?ring i m?ling av klokkestabilitet og i relevante statistiske verkt?y for klokkekarakterisering. Emnet gir ogs? en innf?ring i verdens felles tidsskala UTC. Videre vil emnet gi en innf?ring i GNSS (GPS/ Galileo) med vekt p? bruk av GNSS som kilde til synkronisering. Til sist gir emnet en oversikt over metoder og problemstillinger knyttet til synkronisering av datasystemer, telenett og kringkastingsnett.
Hva l?rer du?
Etter ? ha fullf?rt kurset vil du:
- kunne beskrive virkem?te og karakteristiske egenskaper til kvartsoscillatorer, rubidiumoscillatorer, chipklokker (CSAC), cesiumklokker og hydrogenmasere.
- ha kunnskap om instrumentering brukt til klokkekarakterisering
- kunne gjennomf?re m?ling av frekvensstabilitet til oscillatorer
- forst? tidsdomene-karakterisering av frekvensstabilitet: Allan-deviasjon (ADEV), modifisert Allan-deviasjon (MDEV), tidsdeviasjon (TDEV) og Hadamard-deviasjon
- forst? frekvensdomene-karakterisering av fase-/frekvensst?y
- ha kjennskap til ulike st?ytyper: Hvit fasest?y; flicker fasest?y; hvit frekvensst?y; flicker frekvensst?y; random walk frekvensst?y; frekvensdrift
- kunne predikere tid- og frekvensavvik for noen klokketyper
- forst? oppbyggingen av verdens felles tidsskala TAI/UTC
- forst? grunnleggende oppbygging og virkem?te til globale satellittnavigassjonssystemer (GNSS)
- ha kunnskap om virkem?te og egenskaper til GNSS-styrte klokker
- ha kunnskap om s?rbarheter ved GNSS og GNSS-klokker; Romv?r, jamming, spoofing
- kjenne til aktuelle emner og protokoller innen synkronisering av datanettverk. Kjenne til metoder og kriterier for design av robust synkronisering.
Som Ph.d.-student vil du ogs? levere en oppgave som knytter deler av pensum til en aktuell vitenskapelig eller teknologisk problemstilling. Dette blir ogs? pr?vet p? eksamen. Tema for oppgaven tilpasses kandidatens bakgrunn og interesser. Eksempler p? temaer er:
- Optiske atomklokker og optiske oscillatorer
- Optisk frekvensmetrologi med stabilisert optisk frekvenskam
- Relativistisk klokke-basert gravimetri
- Klokkemodellering i GNSS-m?ling av ionosf?redynamikk (scintillasjon)
- Klokkemodellering i VLBI
- Oscillatorstabilitet i radaranvendelser
- GNSS interferensdeteksjon med stabile klokker
- Tema knyttet til synkroniseringsnettverk/protokoller (IEEE1588, SyncE, SDH, White Rabbit)
- GNSS geodesi med stabile klokker
Oppgaven m? v?re godkjent f?r avsluttende eksamen.
Opptak og adgangsregulering
Ph.d.-kandidater ved UiO s?ker plass p? undervisningen og melder seg til eksamen i Studentweb.
Hvis emnet har begrenset kapasitet, vil ph.d.-kandidater som har emnet i sin utdanningsplan ved UiO bli prioritert. Noen nasjonale forskerskoler kan ha egne regler for rangering av s?kere til emner med begrenset kapasitet.
Ph.d.-kandidater som har opptak ved andre utdanningsinstitusjoner m? innen angitt frist s?ke om hospitantplass.
Grunnet behov for plass p? laboratorier i forbindelse med undervisningen, kan det bli satt begrensninger p? antall studenter som tas opp.
Forkunnskaper
Obligatoriske forkunnskaper
Ingen
Anbefalte forkunnskaper
Fysikk/kybernetikk/telematikk/informatikk-bakgrunn + grunnleggende statistikk.
Det er ikke en forutsetning med kurs i atomfysikk/kvantemekanikk. Kurset vil p? et grunnleggende niv? gi n?dvendig bakgrunn innen relevant atomfysikk.
Overlappende emner
10 studiepoeng overlapp mot UNIK4430 – Atomklokker, satellittnavigasjonssystemer og synkronisering (nedlagt)
Undervisning
Ukentlige undervisningsaktiviteter, fordelt p? forelesninger (12 uker) og obligatoriske, karaktergivende, lab?velser (3 uker). Det gis i tillegg frivillige regne?velser.
Laboratorie?velsene vil foreg? i Justervesenets laboratorier
Eksamen
Vurdering vil skje p? bakgrunn av:
- 3 stk lab-rapporter/skriftlige individuelle rapporter. Teller hver 20 % av endelig karakter (tilsammen 60 %).
- Avsluttende muntlig eksamen (ved stort antall kandidater kan det bli holdt skriftlig eksamen). Teller 40 % av endelig karakter.
Hjelpemidler
Ved eventuell skriftlig eksamen: alle skrevne og trykte hjelpemidler.
Karakterskala
Emnet bruker karakterskala best?tt/ikke best?tt. Les mer om karakterskalaen.
Begrunnelse og klage
Adgang til ny eller utsatt eksamen
Dette emnet tilbyr b?de utsatt og ny eksamen. Les mer:
Tilrettelagt eksamen
S?knadskjema, krav og frist for tilrettelagt eksamen.