TS—1单片机守时钟的研制

本文介绍了ＴＳ－１守时钟的设计思想和仪器原理及性能。     

用于守时系统中的单片机输出监控器的研制

ＭＤ－１输出监控是一个Ｉｎｔｅｌ８０３１单片机系统，具有时间比对测量、标准时间频率信号隔离输出、监控报警等功能。与ＰＣ微机配合，可建立具有自动守时功能的标准时间工作站。文中介绍了该仪器的软件硬件设计。     

用于守时系统中的单片机输出监控器的研制

ＭＤ－１输出监控器是一个Ｉｎｔｅｌ８０３１单片机系统，具有时间比对测量、标准时间频率信号隔离输出、监控报警等功能。与ＰＣ微机配合，可建立具有自动守时功能的标准时间工作站，文中介绍了该仪器的软硬件设计     

精密时钟噪声的按噪声分量分解与白噪声中f^—1随机过程的最优估计

对于任何精密时钟来说,其五种噪声分量的幂律谱系数不存在固定的比例关系,因而在对精密时钟进行最优综合时需要对其噪声进行按噪声分量分解。通过探讨白噪声中ｆ＾－１随机过程的最优估计,提出了一种分层次地对精密时钟噪声进行按噪声分量分解的方法。     

精密时钟噪声的半积分—半微分算子模型及其应用

通过确立半积分算子的概念，得到了精密时钟噪声中全部５种噪声分量与白噪声的时域联系，并建立了精密时钟噪声的与幂律谱模型完全等价的半积分－半微分算子模型，从而为分析和处理包含５种噪声分量的精密时钟噪声提供了新的、更有效的数学手段。     

精密时钟单钟幂律谱系数的取值分析

精密时钟噪声可用五个幂律谱系数来表征其强弱。由于不存在实际可用的理想时钟作为参考,用以估计幂律谱系数的单钟噪声无法直接测出,而只能利用钟组内各钟之间的钟差。然而这是一个不适定问题．本文探讨了单钟幂律谱系数的取值范围与优化估计方法。     

时间尺度算法（精密时钟综合算法）的研究

时间尺度是通过综合众多精密时钟得到的。时间尺度的计算目前主要采用类ALGOS算法 ,这类算法的缺点是权值没有准确反映精密时钟噪声参数以及不能使五种噪声分量同时达到优化综合和不能形成实时的时间尺度。从精密时钟综合的优化算法原理出发 ,探讨了精密时钟噪声参数的估计、精密时钟噪声中噪声分量的分解等问题的解决方法 ,并由此提出了较优化的时间尺度算法 (精密时钟综合算法 ) ,还提出了对现有算法的改进意见。     

宇宙时钟：相对论的最终检验

日复一日,有规律的无线电信号会抵达地球。其中最慢的听上去就像敲钉子的声音,其他的则像一部停在红绿灯前轰鸣的引擎,还有一些则可以发出几乎连续的音调。它们一起组成了宇宙特殊的乐章。     

光纤时间传递系统中时钟驯服模块的设计和实现

提出了一种基于光纤时间传递系统的时钟驯服模块设计方案。介绍了系统硬件的组成。在对信道特性和压控晶振进行理论和实验分析的基础上,设计实现了适用于光纤信道特性的卡尔曼滤波算法以及驯服流程控制程序。实验测试表明：该模块能结合恒温晶振短期稳定度好和光纤时间传递系统秒脉冲长期稳定度好的优点,时间传递的精度优于0．25ns（1σ）,输出的秒脉冲的长期稳定度优于10^-14。     

无线传感器网络中基于时钟漂移补偿的时间同步技术

在分析和总结现有时间同步算法的特点及其存在问题的基础上,提出了一种在无线传感器网络的时间同步协议（TPSN）中同时考虑节点时钟偏移和频率漂移率的改进算法。该算法利用连续两次同步过程中所记录的时间信息来估算节点时钟的偏移和频率漂移率,并进行补偿。同传统算法相比,此算法通讯成本较低、精度较高。最后通过数学分析和仿真的方法对所提出的改进算法进行了验证。     

北斗星地双向时频传递与广广播钟差精度分析

与其他卫星导航系统不同,北斗卫星导航系统采用星地双向时间比对技术,直接测量卫星钟相对于地面保持的系统时间的钟差,并用于广播电文钟差参数的建模。讨论了电离层延迟误差、卫星相位中心误差等不同误差源对不同类型卫星双向时间同步卫星钟差精度的影响。实测数据分析结果表明,星地双向卫星钟差内符合精度(RMS)优于0.15 ns。利用双向卫星钟差序列,对广播星历钟差参数预报精度进行了分析,统计结果显示广播电文钟差参数预报1 h,精度在2 ns以内,移动卫星刚入境时,钟差参数预报6 h误差可达10 ns。     

一种新的守时型原子钟综合时间尺度方法研究

在这篇文章中, 提出了一种基于改进的指数平滑和Vondrak_Cepek联合平滑的氢铯综合时间尺度产生方法. 以最小误差方法为理论基础, 动态估计氢原子钟频率漂移参数, 提升氢原子钟钟差预测准确度; 基于改进的二次指数平滑产生氢原子钟组时间尺度、加权平均方法产生铯原子钟时间尺度, 同时设计Vondrak_Cepek滤波器以结合两类时间尺度长短期稳定度优势, 提升综合时间尺度性能. 实验结果表明, 所提方法产生的氢铯综合时间尺度时稳可达1.60x10^-15,天稳可达3x10^-15,优于ALGOS、AT1和Kalman滤波3种经典方法产生的时间 尺度性能.     

氢钟和铯钟联合守时初探

氢钟和铯钟作为两种不同类型的频标,从统计角度上来说,它们在短期和长期频率稳定度方面的表现为时间频率领域中的学者们共识．随着技术的改进氢钟近年来在长稳方面有所提高．根据中国科学院国家授时中心(NTSC)新进口的2台美国氢钟(Sigma T)近一年来实验数据的分析,定量说明氢钟不同采样间隔的频率稳定度,并与铯钟的性能做比较．同时根据这两种类型频标的性能取长补短,探讨一组铯钟和两台氢钟联合守时的方案和地方原子时计算方法．     

Assessing the Clock of Gaia: Design and Implementation of A Clock Framework Simulator

A powerful and highly configurable simulator of generic clock frameworks is presented and evaluated. This software tool was initially designed to test the reliability of clock data for the Gaia space mission. However, our application has been developed as much parameterized as possible in order to easily adapt it to any other space mission. The main goals of our software tool are to simulate the real performance of an atomic master clock, including the typical noises present in this kind of devices, and to check the reliability of the generation and distribution of clock sub-products. The latter, which are generated by other devices such as frequency multipliers and dividers, are also implemented in the simulator, as well as the corresponding transmission lines. In our simulator the clock outputs obtained from the several nodes of the framework can be displayed with the appropriate graphical tools, therefore easing the task of validating several design issues. Also, the parameters of the master clock and of all the framework devices, as well as the whole clock framework structure are entered using XML files, which can also be graphically verified. Finally, the accuracy and stability of the atomic clock which is expected to fly on-board of Gaia is assessed. We also discuss in depth the several issues regarding the time data products that Gaia will require and we characterize the most important elements.     

HP5071A铯原子钟内部工作参数的监视与分析

基于对 1 997年上半年购进的 6台HP50 71A铯原子钟的内部工作参数的监视结果 ,分析了 3台铯原子钟 (Cs0 8、Cs1 1和Cs1 6 )从开始运行到铯束管寿命结束期间内部参数的变化趋势 ,以及铯束管在寿命将要到期期间性能的变化情况。对铯原子钟内部工作参数的长期观察与分析 ,有助于对铯原子钟进行更好的维护和使用     

光钟与氢钟联合的时间尺度算法研究

光钟的频率稳定度和不确定度达到了10^-18量级, 使其有望成为下一代的时间频率标准, 并可能用来重新定义国际单位“秒”. 时间尺度作为准确、连续标记时间流逝过程的基准, 是高精度时间产生的基础. 时间尺度的产生需要依赖连续稳定运行的原子钟, 而光钟作为实验室原型设备, 一般不能连续运行, 因此光钟参与时间尺度计算是个难点问题. 提出将Vondrak-Cepek组合滤波算法应用在光钟与氢钟联合计算的时间尺度, 以解决间歇运行的光钟参与时间尺度计算的难点问题. 首先利用氢钟的时差数据, 采用ALGOS算法计算获得连续稳定的氢钟时间尺度. 其次利用Vondrak-Cepek组合滤波算法将氢钟时间尺度与光钟的数据综合, 获得光钟参与计算的联合时间尺度. 最终试验结果证明, Vondrak-Cepek组合滤波算法有效提升光钟与氢钟联合时间尺度的性能,该时间尺度与协调世界时(Coordinated Universal Time, UTC)的时间偏差达到亚纳秒量级.     

Analysis of the Precision of Pulsar Time Clock Modeltwo

Millisecond pulsars have a very high rotation stability, which can be applied to many research fields, such as the establishment of the pulsar time standard, the detection of gravitational wave, the spacecraft navigation by using X-ray pulsars and so on. In this paper, we employ two millisecond pulsars PSR J0437-4715 and J1713+0743, which are observed by the International Pulsar Timing Array (IPTA), to analyze the precision of pulsar clock parameter and the prediction accuracy of pulse time of arrival (TOA). It is found that the uncertainty of spin frequency is 10^?15 Hz, the uncertainty of the first derivative of spin frequency is 10^?23 s^?2, and the precision of measured rotational parameters increases by one order of magnitude with the accumulated observational data every 4～5 years. In addition, the errors of TOAs within 4.8 yr which are predicted by the clock model established by the 10 yr data of J0437-4715 are less than 1 μs. Therefore, one can use the pulsar time standard to calibrate the atomic clock, and make the atomic time deviate from the TT (Terrestrial Time) less than 1 μs within 4.8 yr.     

灰色模型用于卫星钟差长期预报的性能研究

利用灰色模型对GPSRb钟和Cs钟进行了长期预报,并与常用的二阶多项式模型预报进行比较,结果表明:灰色模型对GPSCs钟进行长期210d(天)预报时精度高达ns量级,对GPSRb钟的预报精度在10ns量级,明显高于二阶多项式模型的预报精度,满足实际应用中的精度要求。     

北斗系统测站钟差短期预报模型比较及其在单星定轨中的应用

北斗卫星导航系统(BDS)地面跟踪站都配置有高精度的氢原子钟,并基于精密定轨数据处理与主站的时间基准进行同步.在卫星轨道机动以及机动恢复期间,通常采用几何法定轨以及单星定轨确定卫星的轨道.而在这两种定轨模式中,需要提供精确的测站钟差作为输入.为提高定轨的实时性,需要对测站钟差进行预报处理.分析了2次多项式模型、附加周期项模型、灰色模型3种模型对北斗地面跟踪站钟差短期拟合和预报的性能,并将钟差预报结果应用于单星定轨,同时还分析了不同预报钟差用于定轨的精度.试验发现,以上3种模型对6个测站钟差的平均拟合精度分别为0.14 ns、0.05 ns、0.27 ns,预报1 h的平均精度分别为1.17 ns、0.88 ns、1.28 ns,预报2 h的平均精度分别为2.72 ns、2.09 ns、2.53 ns.采用3种模型对测站钟差进行预报并用于单星定轨,采用附加周期项的钟差预报模型轨道3维误差最小,不同模型轨道径向精度差异在3 cm以内.以上结果表明,附加周期项的站钟拟合及预报模型在北斗系统机动期间的轨道恢复数据处理具有最好的效果.