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。     

一种基于小波熵的时间尺度算法

结合小波分析和熵的基本理论,在分析国际原子时TAI的基础上,提出了基于小波熵的时间尺度算法．通过对原子钟信号进行多尺度分解,根据能量划分,综合所有尺度的小波系数得到小波熵,然后利用小波熵对原子钟进行加权．最后,通过某实验室的实测数据对算法进行了检验,结果表明:这种方法能够综合各原子钟信号在不同尺度上的频率波动特征,明显提高了时间尺度的稳定度．     

综合脉冲星时的小波分析算法

由单脉冲星定义的脉冲星时受几种噪声源的影响,为削弱这些影响得到一种更稳定的时间尺度,采取将多颗脉冲星定义的单脉冲星时进行综合的分析方法得到综合脉冲星时．用两种方法:经典加权算法和小波分解算法,对PSRB1855 09和PSR B1937 21两颗脉冲星进行综合计算并做出比较,经典加权算法无法兼顾脉冲星不同频率上的稳定度,而用小波分析的方法对PSR B1855 09和PSR B1937 21两颗脉冲星进行综合,能够有效抑制不同频率上噪声的影响,达到更好的效果．     

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。     

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.     

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.     

四种综合脉冲星时算法比较

由单颗脉冲星定义的脉冲星时受多种噪声源的影响,其短期和长期稳定度都不够好.为了削弱这些噪声源对单脉冲星时的影响,可以采取合适的算法对多个单脉冲星时进行综合得到综合脉冲星时,从而提高综合脉冲星时的长期稳定度.文中介绍4种综合脉冲星时算法:经典加权算法、小波分析算法、维纳滤波算法和小波域中的维纳滤波算法,将这4种算法分别应用于Arecibo天文台对两颗毫秒脉冲星PSR B1855+09和PSRB1937+21观测得到的计时残差并作出比较.     

频率稳定度实时评估系统的设计与实现

为了实时计算原子钟的频率稳定度,设计了一种频率稳定度实时评估系统.利用现有理论基础(稳定度测量原理及其算法等)以及软件技术开发了一种实时计算并以图形显示原子钟稳定度的测量分析软件.该软件使用VC++的多媒体定时器实现数据的实时不间断采集及计算,同时采用双缓存绘图技术显示计算结果.测试结果表明该软件工作稳定,计算结果可靠、可信.     

导航卫星自主时间维持算法影响因素分析

建立与保持高准确度和高稳定度的星上系统时间是实现高精度自主导航的基础.基于此目的,介绍了星上自主系统时间的概念,分析了星上自主系统时间的两种不同计算模式,推导了适用于星上自主系统时间的加权平均算法的数学模型,并针对加权平均算法,研究了数据插值方法、数据长度、更新频度和取权方式对构建星上自主系统时间的影响.结果表明:在相同的数据长度、更新频度和数据插值方法下,以1 h稳定度取权建立的星上自主系统时间稳定度整体较好,但系统时间偏差性能略差;以3 h稳定度取权建立的星上自主系统时间偏差性能较好,但中长期稳定度略差.综合考虑,星上自主系统时间对中长期稳定度要求更高,因此选择相对较短的稳定度取权方式更利于星上自主系统时间性能的提升.     

主钟的频率驾驭算法研究

各时间实验室产生的标准时间UTC(k)是UTC(协调世界时)在各时间实验室的物理实现.为了更好地驾驭主钟系统,使得主钟系统输出时间与标准时间UTC的偏差尽可能地小,且主钟系统输出的信号满足好的短、长期稳定度,因此提出了一种新的驾驭算法,并编制了相应的软件,自动定时计算给出相位微调仪的调整量,从而使频率驾驭后的主钟系统输出时间与标准时间UTC的偏差控制在较小的相位偏差范围内,并尽量不影响其稳定度.测试结果表明了新的主钟频率驾驭算法可以实现相位偏差保持在±15 ns之内,并且在保证不降低UTC(k)长期稳定度的前提下,可以提高它的短期稳定度.     

时间尺度的分域递推模型

建立时间尺度是时间测量的目的之一．实时原子时则要求对时间尺度进行必要的预测．小波分析是近年来迅速发展起来的一门学科,它可以对信号在不同的分辨率下进行分析,凡是传统的Fourier分析可以应用的地方,小波分析都可以得到应用．基于小波分析建立了一种时间尺度分域递推模型,这种方法既不同于ARMA（p,q）模型,又有别于卡尔曼滤波方法．ARMA模型要求过程是平稳随机的,而卡尔曼滤波方法虽然不要求过程是平稳的,但它预测的精度有限．分城递推模型将信号在不同的频率尺度进行正交分解,在各个尺度上对小波变换系数进行建模．最后根据陕西天文台守时实验室的实测数据,验证了分域递推模型,ARMA模型一步预测误差10ns,而分域递推模型五步预测误差平均为4．5ns．结果表明这种方法简单而切实可行,分域递推模型的预测精度优于其它方法．     

Wavelet Analysis Algorithm for Synthetic Pulsar Time

The pulsar time defined by a single pulsar is affected by several noises and in order to weaken their effects and acquire a much more stable time scale we define a synthetic pulsar time from many single pulsar times. Synthesis of the two pulsars, PSR B1855 + 09 and PSR B1937 + 21 is implemented by two methods: the classical weighting algorithm and the wavelet decomposition algorithm. The results are compared. The classical weighting algorithm is unable to take into consideration the different degrees of stability at different frequencies while the wavelet algorithm can, and thereby get better results.     

基于双谱滤波的综合脉冲星时算法研究

毫秒脉冲星的自转频率非常稳定,提供了一种独立的基于遥远自然天体并能持续数百万乃至数十亿年的时间基准,具有稳定性强、运行时间长、服务范围广等特点.为了减弱毫秒脉冲星计时观测中各种高斯噪声对脉冲星时的影响,研究了一种基于双谱滤波的综合脉冲星时构建算法,处理分析了国际脉冲星计时阵(International Pul-sar Timing Array,IPTA)最新发布的4颗毫秒脉冲星(PSR J0437-4715、J0613-0200、J1713+0747和J1909-3744)的观测数据,分析了不同时间尺度综合脉冲星时的稳定性,并与构成国际原子时(International Atomic Time,TAI)的4家授时单位原子钟稳定性进行了比较.结果表明:双谱滤波算法能够较好地抑制观测噪声,提高综合脉冲星时的稳定性.相比于经典加权算法,综合脉冲星时1 yr、10 yr稳定度从7.77×10^-14、8.56×10^-16分别提高到1.50×10^-14、3.50×10^-16,单脉冲星时稳定性的提升也类似.同时发现,综合脉冲星时稳定性在5 yr及以上时间尺度上优于原子钟稳定性,可用于改善当前原子时的长期稳定性.     

Wavelet Analysis: the effect of varying basic wavelet parameters

The most commonly used methods to analyse (observed) quasi-periodic signals are standard techniques such as Fourier and wavelet analysis. Whereas a Fourier transform provides information on the dominant frequencies, wavelet analysis has the added advantage of providing the time localisation of the various frequency components. The usefulness and robustness of wavelet analysis is investigated by varying the different parameters which characterise the `mother' wavelet. We examine the effect of varying these parameters on the temporal and frequency resolution and the damping profile, which can be obtained from the wavelet transform. Additionally, the effect of a changing periodicity on the wavelet transform is investigated. Both simple harmonic functions and intensity oscillations observed by TRACE are used to demonstrate the various advantages and disadvantages of the different methods. In general, using the Paul wavelet or a smaller value of the wavelet parameter k provides a better time resolution, whereas the Morlet wavelet or a larger value of k improves the frequency resolution. Overall, our results indicate that great care is needed when using a wavelet analysis and that all the possible factors that could affect the transform should be taken into consideration.     

Research on the Methods of Performance Monitoring and Evaluation for Active Hydrogen Maserstwo

Active hydrogen maser is the main frequency standard for establishing and maintaining the time scale. It has the characteristics of high short-term stability and low phase noise. At present, it plays an increasingly important role in the international atomic time (TAI) and various local time scales. Firstly, in combination with the internal state parameters of an active hydrogen maser, the correlation between the internal state parameters and the comparison data of a hydrogen maser is analyzed, and a method for the performance monitoring of a hydrogen maser is proposed. Secondly, according to the characteristics of hydrogen maser performance, a method for evaluating the performance of a hydrogen maser is given. The hydrogen maser performance includes mainly two aspects, namely the frequency stability and predictability. The performances of two types of active hydrogen masers (CH1-75 and MHM-2010) are evaluated by this method. The correlation analysis of the atomic clock state parameters and comparison data shows that the state parameter monitoring can effectively predict the variation of the hydrogen maser performance. The evaluation results of atomic clock frequency stability and predictability show that the atomic clock with a higher medium-and-long term frequency stability has a better predictability. There are two methods for the predictability evaluation, one is based on the data published by BIPM (Bureau International des Poids et Measures), and another one is based on the quadratic model. Both methods are consistent with the weights published by BIPM. Therefore, the two methods can be used as a quantitative method to evaluate the predictability of a hydrogen maser.     

低信噪比下短波授时信号的去噪方法研究

提出一种基于经验模态分解与改进型谱减法相结合的低信噪比短波时号语音增强方法,解决在复杂噪声环境下短波时号无法用于定时的问题.该方法的核心思想是利用希尔伯特-黄变换(HHT)算法对带噪短波时号进行经验模态分解,通过最大相关度筛选出含有短波时号的固有模态分量进行重构,再对重构之后的信号进行谱减,从而达到降噪的目的.实验表明:该方法的降噪效果优于传统方法.