钟控彩色电视同步机的研制

钟控彩色电视同步机是为有源电视时频发播控制研制的设备之一.它产生的各种同步信号的相位由日历钟/时码发生器控制。本文介绍钟控彩色电视同步机的工作原理、主要特点和关键电路。     

快讯

我台TTR-6 GPS接收机2000年5月的实测数据证实,GPS卫星C/A码的SA干扰信号已从2000年5月1日UIC 4~h起停止。现在用我台的TTR-6接收机所得的我台主钟与GPSC/A码时间比对噪声的峰-峰值约为50ns,标准误差约为±10ns。     

脉冲星在空间飞行器定位中的应用

利用脉冲星钟模型能高精度地预报脉冲星脉冲到达太阳系质心的时间。基于脉冲星时、空参考架可实现各类空间飞行器的自主导航。讨论了脉冲星钟的模型和脉冲星导航系统的框架结构,描述了脉冲星导航的基本原理和算法。指出脉冲星导航系统对脉冲星脉冲到达探测器时刻的测量精度,是决定空间飞行器位置解算精度的关键因素。脉冲星导航观测采用的原子钟如果足够稳定,则空间飞行器位置的解算方法可以简化。在脉冲星导航系统计时观测精度达到或优于几十微秒量级时,脉冲星视差、相对论效应的影响是不可忽略的。对脉冲星导航系统开发设计中的关键技术和进一步研究的主要问题进行了初步分析和讨论。     

基于CPLD的高精度可调脉冲信号发生器研制

为满足精密时间间隔测量设备的测试需要,研制了一种时间间隔可调的高精度脉冲信号发生器。利用计算机串口控制的方式,结合复杂可编程逻辑器件（CPLD）集成度高、可靠性好及工作速度快的优点,采用A1tera公司的设计软件QuartusII进行设计仿真及实现。仿真与实测实验表明,该脉冲信号发生器不仅可以产生单路可调脉冲信号,而且能产生多路可调脉冲信号,产生的单路秒脉冲信号的1s取样Allan方差为1．84×10^-11;产生的时间间隔为100ns的多路脉冲信号的1s取样Allan方差为2．36×10^-11,2路信号之间的时间间隔数据系列的峰一峰值为101ps,可以满足多通道时间间隔测量设备测试要求的稳定度与准确度。     

一种低频时码接收机数字式自动增益控制的设计

为扩大低频时码接收机的输入动态范围,进行了数字式自动增益控制(AGC)的设计。详细介绍了低频时码接收机数字式自动增益控制的设计方法和实现原理,并进行了计算机仿真。仿真结果表明,该数字式自动增益控制是可行的,相对于没有实行自动增益控制的情况而言,大大增加了接收机的动态范围。     

双混频时差测量技术在搬钟时间同步实验中的应用

本介绍了1985年国际搬钟时间同步实验和1987年国内搬钟时间同步实验中使用双混频时差（DMTD）测量技术的结果。实验结果表明：DMTD测量技术在搬钟时间同步实验中，对于确定钟速和同步精度以及严密监视钟的相位、频率跳变等方面是很有用的。它与秒脉冲（1PPS）时差测量技术可同时使用和相互补充。     

氢原子钟的数字温控设计

为了实现氢原子钟的数字温度控制,基于温度检测和控制的基本原理设计一套有两级控温(包括氢钟内炉和外炉)的恒温控制系统,温度控制系统主要由电桥电路、模数转换电路、温度计算和比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制系统,脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation, PWM)输出电路、加热丝组成。在环境温度21℃到25℃时,实现了数字温控系统0.002℃的温度稳定度,证明了数字电路对氢钟控温的可行性。     

脉冲微波式氢原子钟初期电路设计

上海天文台时间频率研究室以原有被动型氢钟物理部分为基础,开展了脉冲微波式氢原子钟的研究。设计电路产生2个相干微波脉冲,连续激励氢原子跃迁,模拟双腔共振,使氢原子发生Ramsey干涉,压缩氢原子跃迁谱线宽度,以期提高氢原子钟短期稳定度指标。具体做法为:用DDS产生扫频电路,混频生成1.420 405 GHz激励信号后,再用CPLD产生脉冲时序控制数字衰减器,将激励信号衰减为脉冲形式,激励氢原子发生Ramsey干涉,导出微波信号并进行相关处理就可以产生Ramsey条纹。已观测到Ramsey干涉条纹,其中心峰宽度为1.2 Hz,相比传统被动型氢原子钟压缩了60%。     

基于卡尔曼滤波的脉冲星计时研究

脉冲星是高速自转的中子星,其自转周期稳定,不受人为干扰破坏,可作为绝对时间的参考量.论文提出一种基于卡尔曼滤波算法的脉冲星授时方法,以太阳某同步轨道为例,对基于卡尔曼滤波的钟差控制以及脉冲星星表误差和脉冲到达时间(TOA)测量精度对授时精度的影响进行了仿真分析.结果表明,该方法可以有效消除星载时钟钟差并抑制其随时间的增加,解决了航天器搭载低成本时钟精度不能满足要求的问题.     

时频系统中主备钟一致性保持方法的研究1

为保证主、备钟切换时时间信号的准确性和稳定性,开展了主、备钟一致性保持方法的研究。搭建了进行主、备钟一致性保持的实验系统,阐述了系统的原理,分析了不同钟差预测模型的效果,给出了计算备份钟频率补偿量的公式,测试了系统在不同控制周期下的同步水平。测试结果表明：采用本系统的主、备钟一致性保持方法,能够实现主、备钟间的最大时间偏差小于1 ns的指标,同时提高了备份钟的长期频率稳定度。     

脉冲星钟模型精度分析

毫秒脉冲星具有很高的自转稳定性,利用脉冲星自转极其稳定的特性可以开展许多应用研究,如:脉冲星时间标准的建立、宇宙背景引力波的探测、X射线脉冲星导航应用等等.利用国际脉冲星计时阵(International Pulsar Timing Array,IPTA)中J0437-4715和J1713+0743 2颗源的实测数据开展脉冲星钟模型参数精度分析和脉冲到达时间(Time Of Arrival,TOA)预报精度研究.通过研究得知,目前脉冲星自转频率测量精度为10-15Hz,频率1阶导数测量精度为10~(-23)s~(-2),且自转参数测量精度随观测时间跨度每4–5 yr提高1个量级.另外,利用J0437-4715 10 yr观测数据建立的钟模型,其脉冲到达时间预报偏差4.8 yr之内可保持在1μs之内.因此,利用该脉冲星建立时间标准用于校准原子时,可以使原子时相对于地球时(Terrestrial Time,TT)的偏差在4.8 yr之内小于1μs.     

BPL时频信号预测控制方法的改进(摘要)

陕西天文台的授时时频基准系统对BPL长波授时台时频信号的发播控制,过去采用逐月预测控制的方式。在工作钟长期稳定性很好的情况下,一般的线性预测方法即可满足长波授时的精度要求。但是大部份铯原子钟工作数年尤其是更换铯束管后,长期稳定度很难达到较好水平。对于品质较差的钟,如果又缺少稳定的环境条件控制,那就很难用一种固定的数学模型表征和预测。新方法有以下特点: a.不直接对稳定度较差的BPL发播工作钟进行预测,而是在前一个月原子时归算的     

GNSS中结合多普勒频移的DS-R定位新方法(英文)

在一些特定的GNSS定位应用中(比如城市或者山区),因为信号的遮挡,接收机无法同时跟踪到4颗以上的卫星以估算三维位置和钟差。提出一种新的DS-R(Doppler Shift-Range)定位算法:在任意历元,同时观测2颗可视卫星的多普勒频移和码相位,可以等效地获得4个观测方程。DS-R算法利用2颗可视卫星就能实现实时的三维定位。结合多频观测和三频相-码组合新方法,DS-R算法具有与标准单点定位相当的定位性能。DS-R算法为位置估算提供双倍的冗余信息,当可见卫星数较小、传统的定位算法失效时,可作为一个较好的替代定位算法。     

氢原子钟钛泵高压电源的改进

本文介绍了氢原子钟钛泵的高压电压及氢原子钟氢流量的自动控制。     

振动与PO1型铷钟频率变化的实验

本文给出了振动影响国产PO1型铷钟频率变化的实验结果。大量的测量数据表明,当振动的加速度、速度,位移达到一定值时,随着振源频率增加,铷钟的频率变化也增大,当达到某一频率值时,该铷钟的频率变化达9.2×10~(-10),与在实验室条件下工作的铷钟比较,几乎变化了两个数量级。通过实验,为设计一个POl型踟钟的防振装置和改进铷钟的结构找到了依据。     

BPL工作钟信号T(PU)的监控方法研究

中国科学院国家授时中心(NTSC)BPL长波授时台升级改造项目要求实现BPL系统的工作钟信号T(PU)的自动监控.T(PU)的控制指标为T(PU)与NTSC时频基准实验室的主钟信号UTC(NTSC)之间的相位时间差的绝对值| UTC(NTSC)-T(PU)|小于50 ns;T(PU)的频偏绝对值优于5×10-13.为达到上述指标,并尽可能提高T(PU)的准确度,研究了在采用不同类型的原子钟作为工作钟频率源时所需采用的T(PU)的监控方法.结论是对日稳较好的频率源,用对工作钟频率源的频偏进行准实时预报得到的值和实测得到的相位时间差UTC(NTSC)-T(PU)来计算应该加到相位微调仪上的频率补偿值,从而进行工作钟的频率驾驭,可以大大提高工作钟信号T(PU)的准确度;而对不太稳定的频率源,频偏准实时预报准确度很差,采用几个月时间段内的平均频偏以及实时实测的相位时间差来进行频率驾驭,以便确保T(PU)的准确度.     

双向测距与时间同步系统中设备时延标定的研究

双向测距与时间同步系统采用的是双向单程伪距测量机制。因此设备时延包含在伪码测距的测距值与钟差值之中,这对系统的测距精度产生了不良的影响。针对这种设备时延,提出了双向测距与时间同步终端闭环校准方法。实验及分析表明该方法是有效的,并为系统的下一步设计提供了有效的参考。     

氢原子钟的频率驾驭算法研究

以氢钟作为主钟系统的频率源,可产生短期稳定度更好的本地时间UTC(k),氢钟通常具有频率漂移效应,这使得氢原子钟的长期稳定度随着时间的推移不断降低,进而影响UTC(k)的稳定度与准确度.为解决这一问题,比较分析了氢钟和铯钟的性能,改进了氢钟参与时间尺度计算的算法,并提出了基于主钟为氢钟的频率驾驭算法.通过搭建试验系统,编制相关的软件,对该算法进行了检验.测试结果表明当氢钟参与原子时计算时,可有效改善参考时间尺度的短期稳定度,同时主钟频率源为氢钟比主钟频率源为铯钟产生的本地时间UTC(k)具有更好的短期频率稳定度.     

基于伪距测量的钟差计算模型

基于伪距和钟差定义,讨论了无线电时间比对的基本原理。在此基础上,详细推导了地心非旋转坐标系中一般意义下基于伪码测距模式的钟差计算模型,并通过坐标变换,给出了地固系中的实用计算模型。对地回系计算模型的进一步分析表明：卫星在地固系运动速度引起的改正项与sagnac效应项是完全不同的两项改正;对于GEO卫星,sagnac效应项最大约为200ns,其地固系运动速度引起的改正约为1ns;而对于MEO卫星,sagnac效应项最大为120ns,其地固系运动速度引起的改正约为1200ns。     

预报模型及建模序列长度对钟差短期预报精度影响研究

针对全球定位系统(Global Positioning System, GPS)星载原子钟在钟差预报时与不同模型的适应度不同的问题,采用二次多项式(Quadratic Polynomial, QP)模型、灰色(Grey Model, GM(1,1)模型和灰色+自回归(GM(1,1)+Autoregressive, GM(1,1)+AR)模型对不同类型原子钟的钟差进行预报,着重分析不同类型原子钟的预报精度、不同长度钟差序列建模预报效果以及钟差序列波动对预报结果的影响。实验结果表明:(1)钟差预报精度与建模序列长度有一定关系,二次多项式模型受影响最大,灰色+自回归模型受影响最小;(2)不同卫星原子钟在不同预报模型下最佳建模序列长度不同,铷钟受建模序列长度的影响小于铯钟;(3)二次多项式模型对铯钟预报效果较差,对铷钟预报效果可与灰色模型和灰色+自回归模型相当;(4)钟差序列波动时,建模预报精度降低,不同模型的预报结果受钟差波动幅度大小的影响不同。