NTSC守时氢钟性能分析

首先对NTSC(National Time Service Center)守时实验室的氢原子钟进行了测试,为了规避铯原子钟噪声较大的影响,没有采用TA(k)或UTC(k)作为参考,而是以4台氢原子钟互为参考进行测试,利用四角帽法对氢原子钟的频率稳定度进行分析,估计出单台氢原子钟在不同取样时间上的Allan标准差.然后根据氢原子钟的特性,扣除趋势项,剔除异常值,利用数学方法平滑,分离出了氢原子钟的高斯噪声,并且通过了Kolmogorov-Smirnov检验,估计出单台氢原子钟高斯噪声.     

一种基于小波变换的氢铯联合守时算法研究

氢铯联合守时方法主要是研究两类性能不同的原子钟的有效组合而产生稳定的时间尺度.基于此,研究了一种联合守时算法,取得了初步结果.算法首先通过铯原子钟建立参考时间尺度,用于估计氢原子钟的速率和频率漂移;其次,利用小波多尺度分解的方法降低氢原子钟钟差多种噪声的影响;最后,利用氢原子钟的可预测性能,建立由氢原子钟产生的时间尺度.此算法的优点在于产生的时间尺度充分利用了氢原子钟的短期稳定度、氢原子钟的可预测性能并考虑了测量钟差带来的多种噪声的影响,是一种优化的原子时尺度算法.     

调相白噪声背景中高稳频率源参数估计

调相白噪声背景中高稳频率源参数的估计是一个应用广泛的信号处理问题 ,给出了利用平方拟合估计频率源参数的方法 ,它是最小平方误差意义下的估计 ,并根据模拟的数据对这种方法作了验证。     

原子钟噪声的蒙特卡络模拟方法

讨论了原子钟噪声的蒙特卡络模拟方法．具体过程是：先产生模拟所需的正态分布随机数，从实际钟的阿仑方差估算出噪声电平，然后用１组递点函数产生高质量的模拟钟时差的随机序列．在对１台商品铯钟进行具体模拟后，给出了真实数据与模拟值的阿仑方差之问的相符程度，最后对实际问题进行了分析．     

原子钟频率稳定度评估方法综述

原子钟通过稳定的频标来测量时间,但频标输出信号会受到不同来源噪声的影响,因此原子钟间相位偏差可以看作服从幂律∑h_αf^α的连续随机过程。该随机过程并非平稳的,一般是通过高阶的差分使得序列平稳化,常用的时域频率稳定度评估方法便是采用此种思路。幂律噪声实际是对白噪声过程进行微分和积分得来,不同幂律的噪声对应不同的随机微分方程,实际上幂律噪声的仿真也是通过白噪声基于此实现的。首先介绍了不同幂律噪声的鉴定方法,并结合文献给出常见幂律噪声对应的微分方程;然后介绍了不同频率稳定度评估方法之间的关系和其相应的传递函数,并简单总结了其置信区间的计算方法。该文的工作有助于构建原子钟随机模型和频率稳定度评估方法。     

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.     

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     

高精度守时对原子钟性能的要求

该文根据NTSC 20多台原子钟的ADEV和HDEV的分析、BIPM发表的TAI系统中原子钟的速率公报和权重报告.讨论了在高精度守时系统中对原子钟频率稳定度的要求.建议用τ≈30 d铯钟的ADEV和氢钟的HDEV至少达到1E-14来作为一个钟能否用于高精度守时的判断标准.     

灰色-自回归动态模型用于原子时尺度计算

由于各种噪声和其他因素的影响,原子钟运行情况十分复杂.为了准确地预测其确切的频率变化或钟速,有必要研究建立一个可靠的预测模型,通过模型预测原子钟的钟速,以便在地方协调时的监控和地方原子时计算中采用.讨论了如何利用灰色模型与自回归模型对原子钟钟速进行预测,研究并提出了二者的综合模型,结合国家授时中心原子钟实际数据进行了验证,并给出了不同原子钟对应模型的预测精度计算方法.     

Kalman算法在原子时计算中的应用研究

为了寻求改进地方原子时算法的可能性,基于原子钟的离散动态模型,分析研究了Kalman滤波算法在地方原子时计算中的具体应用。采用中国科学院国家授时中心的18台铯原子钟数据,分别计算出基于ALGOS算法和经典Kalman算法的时间尺度。结果表明,两种时间尺度在性能方面极为相似,短期和长期频率稳定度相当。     

原子钟状态模型的自适应Kalman滤波算法(摘要)

原子钟的统计模型及其解算方法是建立原子时基准的重要内容之一。利用Kalman滤波技术模拟原子钟运行过程和预测过程的未来值,以及由此建立起来的原子钟噪声模型和整套解算方法正在逐步完善并不断地得到重视和应用。文章回顾了近10年来国内外在时频领域中应用Kalman滤波技术的概况;简要介绍了原子钟的状态模型及其Kalman滤波算法;在此基础上,详细介绍了自适应Kalman滤波算法的原理、方法以及计算结果。     

原子时尺度分析研究

守时型原子钟主要包括氢原子钟和铯原子钟,为进一步探究不同类型守时原子钟计算时间尺度相关性能,本文开展全氢钟及氢铯联合时间尺度研究。首先依据国际权度局(Bureau International des Poids et Mesures, BIPM)发布的d公报将氢原子钟进行分类,针对分类结果分别运用原子时尺度理论方法计算全氢钟时间尺度,并给出分析结果。随后计算全铯钟时间尺度,并分析探究两种不同的氢铯联合钟组时间尺度。结果表明,基于频率漂移量较小的氢钟组形成的时间尺度波动范围小,且稳定度优于频率漂移量较大的氢钟组形成的时间尺度。氢铯联合形成的时间尺度稳定度优于全铯钟时间尺度,不同的氢铯联合钟组计算得到的时间尺度结果相近。     

北京房山人卫站钟房的建立

房山人卫站钟房仅有一台铯原子钟和电视比对设备．本文主要说明钟房的建立以及目前的运行情况．利用搬运钟法比对时刻和测定时延，使原子钟与ＵＴＣ的同步精度达到２μｓ，从而满足了卫星激光测距的需要．     

用小波变换原理检测原子钟环境温度的变化

根据小演变换的奇异性检测原理，分析了环境温度变化对原子钟特性的影响；基于小坡变换的信号重建原理，将温度变化引起原子钟相位－时间起伏进行时域一频域分析；用小演变换理论分析了由于昼夜温度变化引起原子钟周期性波动的原因，结合传统的谱分析方法，认证了原子钟相位－时间起伏的周期性。结果表明：在有环境温度调节的环境中，氢原子钟的相位－时间起伏标准差为41ns左右；在一般环境中，铯原子钟的相位－时间起伏标准基为21ns左右，改善环境条件可以提高原子钟的频率稳定度。     

GPS BLOCK IIF星载原子钟长期性能分析

星载原子钟长期性能的分析对于系统完好性监测、卫星钟差确定与预报等具有重要的作用.GPS最新型的BLOCK IIF系列卫星于2016年2月6日部署完成.通过星载原子钟的频率准确度、频率漂移率、频率稳定度、观测噪声水平和钟差周期特性这5个指标的长期变化,分析评估了GPS BLOCK IIF星载原子钟的长期性能.计算分析表明:铷钟的频率准确度为7.1×10~(-12)±2.1×10~(-13),频率漂移率为(5.5×10~(-14)±1.1×10~(-14))/d,平均噪声水平约为0.2 ns;铯钟的频率准确度为1.0×10~(-12)±2.9×10~(-15),频率漂移率为(3.4×10~(-15)±5.4×10~(-16))/d,平均噪声水平约为1.0 ns,并且指标变化相对平稳;铷钟的2 h、6 h、12 h和天稳定度分别为3.4×10~(-14)、2.3×10~(-14)、7.3×10~(-15)与6.0×10~(-15);铯钟对应的稳定度指标分别为1.9×10~(-13)、1.1×10~(-13)、7.9×10~(-14)和5.5×10~(-14);卫星钟差存在显著周期项,主周期分别近似为卫星轨道周期的1/2、1倍或2倍.     

铯原子频标中铯束管的噪声分析

本文分析了铯原子频标中铯束管噪声产生的原因.探索了它的物理机制。对铯束噪声的测量表明,在无其它因素影响的情况下,铯束噪声值与理论计算的散弹噪声值符合得较好.提出了降低非散弹噪声的措施和要求。改进后的铯束管的噪声值约是未改进的铯束管噪声值的1/3,给出了它们的噪声谱的比较.     

1998～2001年国家授时中心(NTSC)铯原子钟运转情况

主要介绍了用于保持中国科学院国家授时中心 (原陕西天文台 )时间尺度的 6台铯原子钟 (代号分别为 :Cs0 7、Cs0 8、Cs1 1、Cs1 6、Cs1 7、Cs1 8)的运行情况。 6台铯原子钟自 1 997年下半年正式给BIPM (国际权度局 )提供数据 ,参加国际原子时(TAI)计算至今已达 5年之久 ,在此期间 ,除Cs1 8因铯束管故障在 1 999年返回美国检修外 ,其它 5台钟运行情况良好。详细介绍、分析每台钟在 1 998～ 2 0 0 1年期间的整体特性、不同采样间隔下的稳定度比较、速率漂移以及它们在TAI系统中的取权情况。通过分析比较 ,使我们对每台钟的运行情况作出恰如其分的评价 ,以便更好地利用国家授时中心的钟资源 ,做好守时和授时工作。     

主动型氢原子钟性能监测及评估方法研究

主动型氢原子钟是时间尺度建立和保持的主要频率源,具有短期稳定度高及相位噪声低等特性,目前在国际原子时TAI (International Atomic Time)及各地方时间尺度中的作用日益重要.首先结合主动型氢原子钟内部状态参数,分析状态参数与氢原子钟比对数据的相关性,提出了氢原子钟性能监测方法.其次,针对氢原子钟性能特点,在衡量氢原子钟性能最主要的两方面,即频率稳定度及"可预测性"方面,给出了氢原子钟性能评估方法,并利用该方法对目前国际通用的两种主动型氢原子钟(CH1-75型及MHM-2010型)进行性能评估.原子钟状态参数与比对数据联合分析结果表明,状态参数监测可以有效预报钟性能的变化.原子钟频率稳定度及"可预测性"评估结果表明,中、长期稳定度越高的原子钟"可预测性"也越好. BIPM (Bureau International des Poids et Measures)权重验证结果表明,基于BIPM公布数据以及基于2次模型两种预报方法计算出来的钟"可预测性"均与BIPM公布的权重相吻合,可以作为钟"可预测性"的定量评估方法.     

原子时的小波分解算法

时间尺度的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。一般的原子时算有脱离经典加权的局限性,只能抑制原子钟的栽一种噪声。运用小波分解的方法建立以分解原子时,将原子信号在小汉域按频率尺度分解原,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,它有着独特的优越性。     

Vondrak平滑因子最佳确定方法及在时间比对数据中的应用

考虑到原子钟比对数据和远程时间比对数据的噪声水平具有时变性,因此选用Vondrak平滑方法对这两种数据进行平滑,并用交叉证认法动态地选取平滑因子。利用模拟数据验证了交叉证认法的有效性,并利用实测的原子钟比对数据及远程时间比对数据对该方法进行分析验证,结果表明交叉证认法可以针对不同类型的数据,计算得到客观、最佳的平滑因子,有效地滤除原子钟比对数据和远程时间比对数据中的大部分噪声,对进一步提高时间保持精度有积极的意义。