脉冲星时与原子时联合时间尺度建立初步研究

原子时具有较高的短期稳定度,基于毫秒脉冲星自转建立的脉冲星时具有较高的长期稳定度,两者融合可构建长短稳优势兼具的时间尺度。本文通过经典加权平均算法,初步构建一个脉冲星与原子钟融合的联合时间尺度(composite time scale,CT)。基于国际权度局(BIPM)公布的TA(NTSC)-TAI原子时数据,并选取国际脉冲星计时阵(IPTA)公布的计时精度最高的4颗脉冲星,通过并列加权法和分类加权法这两种组合方式得到CT。结果表明并列加权法得到的CT相对于各脉冲星时在10年以内的稳定度改善明显,4~10年内稳定度与稳定度较高的脉冲星J0437-4715接近。分类加权法得到的CT对比并列加权的稳定度结果在采样区间两极优势明显,0.26年达到5.1×10^(-15),16.8年达到1.0×10^(-15),其中4颗星相比2颗星得到的CT于5.2年后稳定度有显著提高,且分类加权法得到的CT相对于TAI偏差更小,时间尺度更平稳。综上说明原子钟组的短稳特性可以对脉冲星钟组的短期噪声进行抑制,同时脉冲星时可提高联合时间尺度CT的长期稳定度。

基于脉冲星观测的原子时波动检验研究

脉冲星时(pulsar time,PT)具有较高的长期稳定性,其与原子时(atomic time,AT)的建立属于两个完全不同的物理过程.因此,脉冲星时可作为原子时波动的一种独立检验方式.本文结合真实钟差数据,展示了基于脉冲星时的原子时波动检验结果.首先,给出了Parkes脉冲星计时阵(Parkes pulsar timing array,PPTA)发布数据中四颗毫秒脉冲星的计时结果.为进行原子时波动的检验,利用四颗脉冲星的计时模型参数,仿真生成以地球时(terrestrial time,TT)(BIPM19)为参考的脉冲到达时间(pulse times of arrival,TOAs)数据,然后将参考时由TT(BIPM19)改为TT(TAI).基于此,分别采用经典加权平均算法与维纳(Wiener)滤波算法提取了原子时相对于脉冲星时的波动.将两种方法得到的检验结果进行对比,结果表明Wiener滤波算法对原子时波动的提取效果优于加权平均算法.本文在Wiener滤波算法提取钟差信号的基础上加入了小波阈值去噪算法以扣除高频噪声,去噪后PT更接近于TT(BIPM19),进一步提高了PT对AT波动的检测能力.对于TOA测量精度为100 ns的情况,PT与TT(BIPM19)的差值大致保持在40 ns以内.本文是在给定TOA测量精度的前提下研究进一步提高PT精度的方法,对下一步PT更加有效的守时应用具有重要意义.

国际原子时和地方原子时的概念与实现分析

本文分析了国际原子时的概念、实现方法、性能要求，总结了主要的地方原子时系统的基本情况，重点分析了中、美、俄等国家原子时系统特点，统计分析了各地方时频系统在国际原子时计算中的权重比例，分析了国际原子时与UTC、GPST、BDT等其他时间系统的关系，为原子时的系统实现和应用提供参考。

AT1原子时算法的研究

原子时算法的选用将对原子时标的准确度和稳定度有着很大的影响。本文从AT1实时原子时算法的基本原理出发,结合中国计量科学研究院守时钟房中原子钟的实际情况,对AT1实时原子时算法进行了系统的研究,给出了其算法流程,特别是,对一些关键量进行了分析和数据验证,给出了期望钟组的计算方法,最后得到了期望的钟组计算结果。该结果表明,钟组时间的频率稳定度大大优于每台单个钟的频率稳定度,满足技术要求。

关于小波分解原子时算法的频率稳定度

介绍了原子时的ALGOS算法、Kalman算法及小波分解算法的原理。分析了这 3种算法的特点 ,并比较了 3种算法计算的原子时的稳定度。实验结果表明 ,小波分解原子时在取样时间大于 15 0天的稳定度不比ALGOS算法和Kalman算法差的前提下 ,取样时间小于 15 0天的稳定度明显优于前两者。

GPS共视比对技术在综合原子时中的应用

为提高我国标准时间的准确度和稳定度,中国科学院国家授时中心(NTSC)自2003年开始与国内相关单位合作进行我国综合原子时(JATC)系统的建立与保持的研究。远地时钟间的比对是建立JATC的关键工作之一。为满足JATC对远地时钟间比对的需求,NTSC研制了单频和双频GPS时间传递接收机。

关于小波分解原子时算法的有效性

小波分解原子时算法已经在导航定位领域获得了应用,人们也试图将该算法推广到其他工程领域,已取得了初步的进展。但该方法究竟是一种偶然的现象还是有其数学基础,是迫切需要解决的一个问题。从小波分析理论出发,从数学上解释了小波分解原子时算法优于经典加权算法的数学原理。数学分析结果表明:小波分解原子时算法的计算精度优于经典加权算法,为该算法的推广应用奠定了数学基础。最后,通过实例验证了小波分解原子时算法的有效性。

原子时的小波分解算法

时间尺度的建立就是根据一组原子钟的数据 ,用统计的方法计算出平均的时间尺度。其目的是使综合时间尺度的噪声最小。一般的原子时算法 ,都不能脱离经典加权的局限性 ,只能抑制原子钟的某一种噪声。运用小波分解的方法建立小波分解原子时 ,将原子钟信号在小波域按频率尺度分解 ,然后在不同频率范围加权 ,这种方法不但考虑不同原子钟在同一个频率分量的不同稳定度 ,而且考虑不同频率分量的不同稳定度 。

地方原子时TA(NTSC)计算软件设计

随着电脑技术的发展 ,视窗技术和VisualBasic、VisualC + +等应用软件为用户提供了极其方便的可视化软件的编程环境。根据国家授时中心守时工作的实际需求 ,为地方原子时TA(NTSC) (NationalTimeServiceCenter)的计算开发了一套可视性强、自动化程度高的计算程序 ,以利于日常计算与资料分析。对该软件的硬件背景、软件设计思想和软件的具体内容作了介绍。

时频计量体系守时系统与原子时算法

阐述了守时系统的硬件模块与软件模块,介绍两台主动型氢钟和八台铯钟组成的守时钟组,论述钟组运行模式。探究ALGOS原子时算法,采用百分比限权法对原子钟的权重加以设定,保障算法的可靠性。通过稳定的钟组及可靠的原子时算法使守时系统正常运行,从而服务时间频率计量体系建设。

国际原子时进展中的原子钟

对近几年国际原子时 (TAI)进展中不同类型原子钟和不同时间实验室原子钟贡献的权重进行了比较 。

原子时水平与原子钟性能的相关特性分析

根据1988～1994年国际计量局（BIPM）时间部时间公报公布的数据，应用相关分析方法对时间实验室的原子时水平与原子钟性能的关系进行了一些定量分析，结果表明：1．原子时水平的均匀性参数（双月平均速率标准偏差σr、时间起伏标准差σx、频率稳定度σy（τ)）与原子钟性能的权重的相关系数为0．4～0．8，其中频率稳定度的相关系数大一些，多年平均结果大于0.6。2．这些定量分析可以说明原子时水平不仅取决于原子钟性能，而且与原子时算法优化程度和时间传递技术水平等其它因素也有密切关系；在原子钟组相对稳定的情况下，这些因素可能变成影响原子时水平的主要因素。

原子时自动测量及数据采集系统

介绍了普通的时间实验室的时频测量,实现自动测量和数据收集的基本系统方案,并以上海天文台原子时实验室为例介绍了实际可行的自动测量和数据收集系统,这个系统高性能、低价格,可应用于国内几乎所有的时间实验室。

关于小波分解原子时算法的等效模型

根据小波分析的基本原理,在分析小波分解原子时算法的基础上,提出了一种小波分解原子时算法的等效模型。通过多次的实验和大量的原始测量数据对算法模型进行了验证,并比较了小波原子时算法与等效模型的运算速度。结果表明,该模型可以提高原子时计算的速度,适合于原子时算法的快速计算。

毫秒脉冲星计时和原子时

本文介绍毫秒脉冲星的时间频率和相关物理特征 ,阐述脉冲星计时研究的意义及国际上在脉冲星计时原理、方法和技术研究方面的最新进展。根据近年来对毫秒脉冲星PSR1 937+2 1和 1 85 5 +0 9等计时观测资料分析结果的报道 ,毫秒脉冲星计时精度已达 1× 1 0 - 7s,其自转频率稳定度可以和原子钟相媲美 ,其频率长期稳定度已达 2× 1 0 - 1 4 ( 0 6a≤τ≤ 2 .6a) ,并可望达到更高水平。由综合脉冲星时间算法而得到的毫秒脉冲星时比现代原子时有更高的长期稳定度。文中还对毫秒脉冲星计时中的关键问题作了讨论 ,并对此领域发展的前景给予了展望。

国外原子时频最新进展

概述了传统原子频标的现状,以及新型原子频标和国际原子时的研究进展,介绍了为适应高精度新型频标和国际原子时的比对需要而开展的远程时频传递技术.

原子时算法分析与对比

原子时算法是得到一个高可靠性,高准确性,长期稳定的时间尺度的重要因素。详细介绍了几种经典且广泛使用的原子时算法,从理论上分析了ALGOS算法、Kalman算法和AT1算法数学模型,并且根据对算法过程的研究,对比得到了各算法的优缺点。分析得出:ALGOS和AT1是经典的加权平均算法;Kalman和AT1是实时性的算法;Kalman滤波算法能更好地处理噪声的影响,适用于卫星导航系统。

国际自由原子时原始权重算法初步分析

自由原子时(EAL)是国际原子时(TAI)的基础,由分布在世界各地的实验室的数百台原子钟加权平均得到。本文研究讨论了EAL加权平均算法(ALGOS)中原始权重算法的权重问题。推导了原子钟频差方差的数学期望,在近似条件下给出了频差方差的数学分布的解析表达式,从理论上解释了ALGOS原始算法部分试验现象。通过仿真试验验证了理论分析的基本结论。

国防原子时测试系统的设计与实现

随着现代武器系统的日趋高速化、自动化和智能化,时间频率在高技术战争中的地位越来越突出,国防原子时系统的运行研究,将对我国独立自主的时间标准系统的建立提供有利的技术支持。本文较详尽地阐述了国防原子时测试系统的组成,并介绍了系统中比对测试软件、环境监测系统的设计以及相关数据库的搭建。

中国综合原子时与各国原子时结果的比较

根据2.25年内(从1985年10月到1987年12月)的原子时数据,本文对综合原子时(JATC)和各国原子时的长期频率稳定度进行了比较。在取样时间为60天和100天时,TA(JATC)的频率稳定度分别为4.0×10-14和4.4 × 10-14,UTC(JATC)的频率稳定度分别为7.5×1 0-14和8.0×10-14。另外,本文对综合原子时的频率准确度进行了估计,TA(JATC)和UTC(JATC)的结果分别为2×10-13(3 σ)和3×10-13(3 σ)。在这段期间内,实时UTC(JATC)与国际UTC同步在±2.5微秒内。这些结果表明.综合原子时的水平进入了先进行列中。