国际原子时及NTSC守时工作进展

介绍了国际原子时(TAI)、协调世界时(UTC)以及我国标准时间UTC(NTSC)的产生和发展。简要介绍了国际标准时间的定义、国际时间比对技术的发展、TAI和UTC计算方法、工作规范的发展和未来可能的形态。介绍了我国原子时工作的历史和发展,以及时间基准保持性能、国际比对及溯源和时间信号服务方面的最新进展。     

GPS定时接收机的校准

GPS共视比对(GPS CV)是国际原子时进行时间连接的主要手段之一,即使在有TWSTFT(卫星双向时间频率传递)的实验室GPS也作为时间比对的备用手段而存在,而且TWSTFT系统启用时需用GPS做校准。国际权度局(BIPM)为了减小比对误差,对一些时间实验室的GPS接收机进行不定期校准。国家授时中心(NTSC)利用BIPM给出的校准报告对NTSC时间基准实验室的GPS定时型接收机的内部时延及相关数据进行修正,使UTC(NTSC)的准确度得到提高。     

国家授时中心的守时工作

近年来,国家授时中心(NTSC)所保持的地方协调世界时UTC(NTSC)和地方原子时TA(NTSC)的准确度和稳定度水平稳步提高,进入了国际先进水平的行列。简要介绍了当前国家授时中心的守时钟组成,地方协调世界时UTC(NTSC)的产生和保持,以及原子时TA(NTSC)算法的研究等。守时工作的进一步改进正在进行之中。     

地方原子时算法研究

产生和保持一个稳定、准确、可靠的时间尺度是所有时间实验室追求的目标.传统的ALGOS算法主要考虑时间尺度的长期稳定度,而地方原子时尺度需兼顾长、短期的稳定度.通过对原子钟噪声模型的分析研究,在保证地方原子时尺度长期稳定度不降低的条件下,提出适合中国科学院国家授时中心(National Time Service Center,NTSC)守时钟类型单一、钟性能相近的时间实验室计算地方时间尺度TA(NTSC)的一套完整算法.应用NTSC 2008年全年所有参加国际原子时(International Atomic Time,TAI)计算的钟的数据进行新算法的验证计算,得到的TA(NTSC)的短期稳定度指标与长期稳定度指标均有提高.研究结果适用于与NTSC守时系统结构相似的时间实验室的原子时尺度计算.     

NTSC的守时工作进展

概括介绍了中国科学院国家授时中心（简称NTSC）时间基准系统的组成、功能和相关工作的最新进展情况。NTSC负责我国标准时间的产生、保持和发播。多年来,NTSC的守时系统以完美的表现满足了国家大科学装置—长、短波授时系统的发播控制任务的要求。2008年度,NTSC的守时工作取得突破性进展,实现的指标综合排名于全球实验室的2～3位,我国守时工作已经跻身世界前列,NTSC已成为国际原子时合作单位中最重要的守时实验室之一。     

NTSC时频比对中的Galileo E3总时延校准

为了提升时间传递链路的可靠性, 国际权度局(Bureau International des Poids et Mesures, BIPM)自\lk2020年起将Galileo时间比对正式作为UTC (Coordinated Universal Time)计算的备份链路, 因此对接收机Ga-lileo信号时延校准是全球各守时实验室参与UTC链路的必要工作. 以德国物理技术研究院(Physikalisch-Tech-nische Bundesanstalt, PTB)和中国科学院国家授时中心(National Time Service Center, NTSC)已校准的GPS (Global Positioning System)链路为参考, 将PT09接收机设为参考站, 对NTSC的NT02和NT05两台不同型号接收机的Galileo E3 (Galileo E1&E5a)总时延进行校准并验证. 结果表明: NT02和NT05 Galileo E3总时延分别为74.6ns和46.5ns, 校准不确定度均为3.5ns, 且校准时延比较稳定; NT02和NT05校准后与其他守时实验室已校准接收机的GPS P3和Galileo E3链路的共视比对结果基本一致; 以NTP3与其他实验室接收机GPS P3链路的共视比对结果为参考, 其偏差均值均小于1.5ns, 在校准不确定度范围内.     

陕台TTR—6接收机存在的问题及其对国际比对的影响

陕西天台（CSAO）用于国际时间比对的GPS接收机TTR－6存在的各种问题，诸如天线有不正常的方向特性，跟踪卫星的时间长度不够780s，有约7天周期的系统波动等等。这些问题在一定程度上影响了CSAO的钟参加国际原子时（TAI）计算时所进行的时间比对精度，也影响了TAI－TA（CSAO）的稳定度和UTC－UTC（CSAO）的准确度。章通过数据分析阐明了问题所在，并说明其影响。     

G.国际原子时和本地原子时之差

UTC(BIPM)一UTC(k)1993年12月 MJD 实验室 CSAO JATC 18日49339 (拼s)一0 .7 52一2 .648一0.一2.763766一0.一2.764865TAI一TA(k)1993年12月 MJD 实验室 CSAO J八TC 8日49329 (拼s)1 6.4918 .5 571632950516144472一摘自《BIPM CIRCULART》No.花G.国际原子时和本地原子时之差~~     

G.国际原子时和本地原子时之差

UTC一UTC(k)2003年6月 加UD 实验室 NTSC JATC 4日 52794 (ns) 12.9一11699.6 9日 52799 (ns) 13一11683.2 14日 52804 (ns) 21 .5一11668.7 19日 52809 (ns) 20 .1一11650.124日52814(ns28.一11630.6 29日 52819 (ns) 33.2一11611.1TAI一TA(k)2003年6月 加UD 实验室 N卫犯 JATC 4日 52794 (ns) 科.4一30374 .6 9日 52799 (ns) 51.4一30478.2 14日 52804 (ns) 57 .6一30580.7 19日 52809 (二) 60 .4一30685.1 24日 52814 (二) 69.9一30783 .6 29日 528 19 (。) 82 .5一30875.1一摘自(BIPM CIRO况沪改T)鞠.186l0G.国际原子时…     

国际原子时和本地原子时之差

UTC(BIPM)一UTC(k)1995年11月 MJD 实验室 CSAO JATC 8日 50029 (拼s)一0。308 1。251 18日 50039 (拜s)一0 .295 1 .362 28日 50049 (户s)一0 .287 1 .480TAI一TA(k)1995年11月 MJD 实验室 CSAO JATC摘自(BIPM CIRCL】LART)No.95一10一国际原子时和本地原子时之差 ~~     

A Research on the Algorithm of Local Atomic Time

The goal of all time laboratories’ pursue is to produce and keep a stable, precise and reliable time scale. The long-term stability of the time scale is mainly taken into account in the traditional ALGOS algorithm, while the local atomic time scale should give consideration to both the long-term and shortterm stabilities. From the analysis and research on the atomic clock noise model and under the condition that the long-term stability of the local atomic time scale does not drop, a complete algorithm is proposed which is suitable for the calculation of the local time scale TA (NTSC) carried out at the time laboratory with the time-keeping clocks of a unitary type and being close in performance at the National Time Service Center, called the NTSC for short, of Chinese Academy of Sciences. The data of all the clocks in the NTSC which participated in the calculation of the International Atomic Time (TAI) all the year round in 2008 are applied to the test and verification of the new algorithm, with the result showing that both the short- and long-term stability indexes of the obtained TA (NTSC) are improved. The research result is suitable for the calculation of the atomic time scale of the time laboratory whose time keeping system is similar to that of the NTSC.     

实时UTC(NTSC)的监控软件

国际电信联盟建议,作为国家时间中心的实时UTC(k)与协调世界时UTC的差异应不大于100ns。从2000年12月起,中国科学院国家授时中心(NTSC)产生和保持的UTC(NTSC)的准确度通过人工监控已达到了这个指标。UTC(NTSC)主要以其所拥有的一组6个HP5071A铯原子钟产生的地方原子时TA(NTSC)为参考,用相位微调仪调控UTC(NTSC)的频率,使它达到所需的准确度。介绍了在VB6.0环境下开发的一个UTC(NTSC)的自动监控软件,它包括4个窗体和由与4个窗体上的控作及图形窗口相匹配的子程序组成。图形窗口可以实时显示钟的日差曲线、UTC(NTSC)-TA(NTSC)曲线和UTC(NTSC)-GPS曲线。该软件自动化可视化程度高、灵活性强,即可实时自动运行,又可人机对话操作。该软件的主体部分已于2001年底完成,在2002年成功地进行了部分程序的试运行,使|UTC-UTC(NTSC)|达到了优于50ns的准确度水平。     

一种时间尺度算法的稳定度分析

介绍了国际权度局时间频率分部的ALGOS原子时算法的原理，并提出了建立在小波分解基础上的一种新的时间尺度算法，它可以提取原子钟在不同频率范围内的不同稳定度，实验结果表明：根据此算法建立的小波分解原子时稳定度优于一般的算法。     

The reduction and analysis of GPS common view data

The atomic time scale (such as TAI) obtained from atomic clocks of time laboratories distributed in various locations requires that the means of time comparison should have the same degree of stability as the atomic clocks in use. GPS CV is currently the most widely adopted means of time comparison in the world, and its data reduction and error analysis are indispensable means for improving the accuracy and precision of the technique. The data reduction and analysis of the GPS CV data of CRL-CSAO are taken as an example to illustrate various problems to be solved and the accuracy achieved.     

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。     

利用原子钟实现地球时的相关研究

利用原子钟实现的地球时有两种重要的形式:国际原子时(TAI)和TT(BIPM)。对由原子钟组产生的自由时间尺度、基准频标的频率特性进行量化分析,在时域上对TT(BIPM)和自由时间尺度、国际原子时做了比较,利用线性回归、抛物线回归方法,揭示了国际原子时在频率准确度上存在的误差。     

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.     

基于UTC（NTSC）的GPS定时接收机时延测量

GPS提供了一种精密定时的方法,但接收机绝对时延的测量是一个难题,现有的测量方法成本高且难以操作,因而提出了一种GPS定时接收机时延测量的简单方法。这种方法根据国家授时中心保持的时间尺度UTC（NTSC）与GPS定时接收机输出的秒脉冲信号（1PPS）的比对结果,利用UTC（NTSC）的国际比对数据以及UTC与GPST的时差数据,可以测量GPS定时接收机时延,该方法简单易行。最后,对这种方法的测量误差进行了分析。     

NTSC时频基准实验室守时系统自动监测软件

为了能实时了解中国科学院国家授时中心（NTSC）时频基准实验室守时系统的运转情况,编制了本软件。本软件的功能是对系统中原子钟最近一个月的比对数据进行实时计算后,得到一个纸面的加权平均时间尺度“TA”,用它作为监测UTC（NTSC）、UTC（JATC）和原子钟运转情况的参考,给出TA-UTC（NTSC）、TA-UTC（JATC）、以及每个钟相对于TA的速率曲线。通过选用窗体上设置的各个按钮,能很方便地监测原子钟和测量设备的运行情况。位于陕西蒲城的BPL监控室可以通过远程局域网得到NTSC守时实验室的数据,实时运行本软件,并用TA作为参考,即可监测BPL监控室原子钟运行情况,并且对BPL发播工作钟时间T（PU）进行监测和频率驾驭,以实现T（Pu）同步到扩形（NTSC）。