星载氢钟VLBI观测实验及分析

中国计划于2025年左右建立月球轨道VLBI (Very Long Baseline Interferometer)测站,将会搭载被动型星载氢钟作为时间频率标准.由于是首次在VLBI观测中使用星载氢钟,需要研究和验证其可行性.因此,利用星载氢钟作为频率基准开展了VLBI观测.实验时,分别使用主动型地面氢钟和被动型星载氢钟作为频率基准,利用上海天文台佘山25 m射电望远镜和其他测站对我国火星探测器天问一号进行了交替VLBI观测.数据处理分析结果表明,基于地面氢钟与星载氢钟的VLBI残余群时延标准差均在0.5 ns以内,表明星载氢钟可满足深空探测VLBI测定轨的精度要求,验证了其作为月球VLBI测站频率基准的可行性.     

DSP并行引导方法在氢钟自动调谐系统中的应用

介绍了TMS320VC5402外挂程序存储器的在线编程技术,给出创建系统引导表的具体步骤并在此基础上重点讨论了16位并行引导装载方法,并在以DSP为核心的氢钟自动调谐系统中得以仿真实现。     

空间钟与基础物理测试

原子钟当前已经发展到很高的水平,它们在空间科学试验中发挥了重要的作用．该文介绍了世界上正在开展的高精度空间钟计划及其对科学测量的意义．对应用空间钟可能进行的某些感兴趣的基础物理测试也进行了描述。     

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.     

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。     

在FS下观测站特有设备的控制

介绍了FS软件的基本特征和ES控制标准硬件的详细工作流程。还具体介绍了在FS软件下控制观测站各种特有硬件的方法、步骤。本文可供中国VLBI网观测站程序员参考。     

大口径射电望远镜主面误差分析与修正

建立了40 m口径射电望远镜天线结构有限元模型,依据模型分析结果,对40 m口径射电望远镜天线主面误差进行了分析和数值计算;从误差修正的角度,分别对主面误差的最佳拟合修正、安装角预调的工作仰角综合修正进行了分析与数值计算．误差修正后的计算结果表明,主面精度得到了大幅度的提高．分析结果为该望远镜天线的实际建造提供了参考．     

VLBI台站监管系统的研制与应用

VLBI台站监管系统是绕月探测工程VLBI测轨分系统应用软件的一个重要组成部分。其主要功能是在VLBI观测期间实时监管各测站参试设备运行状况,采集参试设备数据信息并进行处理分析与存档,当系统出现问题时能立即指出问题所在;另外,还实时提供必要的有关数据给VLBI数据处理中心做相关处理。VLBI台站监管系统在嫦娥探月一期工程实施期间运行稳定、可靠,对VLBI测轨任务的圆满完成起到了积极的作用。目前,它仍在探月工程的常规观测中发挥作用。     

VLBI MK5B通道检测软件的设计与实现

针对国际上VLBI专用硬盘记录终端升级到MK5B后,数据记录格式发生了显著变化,设计了能够适应MK5B数据格式的通道检测软件。MK5B通道检测软件主要用于检查硬盘记录器记录数据的可读性以及确认接收机和VLBI终端等观测设备的参数设定。在软件设计过程中,考虑到软件的可维护性及可移植性,采用面向对象的设计方法。通过对两段观测数据的处理表明,MK5B通道检测软件工作稳定,处理结果正确,能够满足工作需要。     

高精度时间间隔测量技术与方法

时间间隔测量技术,尤其是高精度的时间间隔测量技术意义重大。不论是电信通讯、芯片设计等工程实践,还是原子物理、天文观测实验等理论研究,以及激光测距、卫星定位等航天军事技术,都离不开高精度的时间间隔测量技术。经过几十年的研究,目前已经有多种测量方法。在阐明插值原理之后,依次介绍了直接计数法、扩展法、时间幅度转换法、游标法、抽头延迟线法和差分延迟线法等主要方法。然后对影响测量的几个因素,包括非线性和不定态作了讨论。针对这些不良影响,还探讨了一些提高精度和稳定度的方法,比如非线性校正、PLL(Phase Lock Loop)和DLL (Delay Lock Loop)技术。最后,对时间间隔测量技术的前景作了展望。     

基于分布式控制的天线闭环控制系统设计和实现

给出了天线阵列系统中单天线闭环控制系统的模型,对于同步跟踪某种信号源进行射电天文观测的天线阵列系统而言,具有通用性、可配置性和良好的可扩展性.     

氢钟中使用热敏电阻控温的几个问题

对自1991年以来，在上海天文台氢原子钟上使用的热敏电阻控温系统的几个相关问题进行了讨论与分析。该系统的控温精度可达±5％，粗测温度复制性优于±3‰。     

钟房控温的一种方法及结果分析

环境温度对原子钟特性的影响已经得到了人们的重视。现对陕西天文台守时钟房的一种温控实验作一介绍,并对温控的结果进行了评价。     

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。     

用磁场线圈产生磁屏蔽效果在氢钟上运用的可行性分析

随着中国航天技术的发展,对小型化的氢原子钟的需求越来越迫切。在减小体积和重量的前提下为保持氢钟现有的工作指标,对现有的氢钟物理条件提出了更高的要求,其中包括在氢钟屏蔽层数减少时保持磁屏蔽系数不变。原理分析、计算仿真了高磁导材料和磁场线圈2种屏蔽方法在氢钟上使用的优劣性,并通过对比实验验证了在氢钟上使用磁场线圈代替磁屏蔽材料产生磁屏蔽效果的可行性。     

实时控制时钟的几种设计方法

介绍了3种在天文观测中用于实时控制、实时数据采集的时钟设计方法,比较了硬件制作的难易程度。     

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.     

LAMOST总控系统程序设计

国家重大科学工程项目LAMOST总控系统的程序设计是一个庞大的软件工程．其总控系统下共包括8个既相互独立又互有关联的子系统．如何通过良好的软件设计方法来处理好这8个子系统之间的关系使其协调运转，以及如何确保软件开发的可维护性、可持续性是研究重点．     

卫星激光测距的电控系统设计与实现

给出的卫星激光测距的二轴系统实现了通过软件控制望远镜coude光路调整、接收系统SPAD和APD的自动切换、视场光阑大小的自动调节、以及发射光束指向的精确控制。该系统是基于MPC07运动控制卡,通过人机交互界面进行实时控制,旨在实现不同功能的调节,提高卫星激光测距的自动化程度。详细介绍了该系统的硬件组成、技术指标及软件工作方式。