新型的遠(yuǎn)程時(shí)間頻率校準(zhǔn)系統(tǒng).pdf

1、隨著我國(guó)航天和國(guó)防事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)時(shí)間頻率的精度要求越來越高，同時(shí)越來越多的科研機(jī)構(gòu)和專家學(xué)者都希望擁有一個(gè)更加精確的時(shí)間頻率參考。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院(National Institute of Metrology，NIM)擁有3000萬(wàn)年不差一秒的銫原子噴泉鐘、多臺(tái)守時(shí)型氫原子鐘和銫原子鐘，建立和保持高精度的國(guó)家時(shí)間頻率基準(zhǔn)(UTC(NIM))。為了更好地讓UTC(NIM)更好地服務(wù)國(guó)家和社會(huì)，從可靠性、效率和成本考慮，傳統(tǒng)的搬運(yùn)校

2、準(zhǔn)方法存在諸多局限，新型的遠(yuǎn)程時(shí)間頻率校準(zhǔn)將有廣闊的發(fā)展空間。本文作者參加了中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院北斗二代重大專項(xiàng)某總體類項(xiàng)目分課題的研究，并參與建立了基于Web的時(shí)頻比對(duì)系統(tǒng)，結(jié)合原子鐘時(shí)頻特性理論，實(shí)現(xiàn)了新型的遠(yuǎn)程時(shí)間頻率校準(zhǔn)系統(tǒng)——UTC(NIM)實(shí)時(shí)馴服校準(zhǔn)的銣原子振蕩器(UTC(NIM) DisciplinedOscillator，NIMDO)。
　　本文簡(jiǎn)略介紹了中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院自主研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GlobalN

3、avigation Satellite System，GNSS)時(shí)頻傳遞接收機(jī)NIMTFGNSS-1和基于Web的時(shí)頻比對(duì)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上搭建了NIMDO系統(tǒng)硬件和軟件平臺(tái)，對(duì)NIMDO系統(tǒng)客戶端硬件進(jìn)行了集成，明確了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。深入研究了原子鐘時(shí)頻特性分析方法，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、頻率準(zhǔn)確度評(píng)估、穩(wěn)定性分析、噪聲分析和頻漂估計(jì);并針對(duì)NIMDO系統(tǒng)中使用未馴服狀態(tài)下的銣原子振蕩器與UTC(NIM)的鐘差數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，全面掌握銣原子振蕩

4、器性能，為進(jìn)一步完成實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程馴服校準(zhǔn)工作做準(zhǔn)備。
　　從原子頻標(biāo)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度這兩個(gè)重要性能指標(biāo)出發(fā)，將GNSS時(shí)頻傳遞接收機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，應(yīng)用鐘差預(yù)報(bào)算法實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)銣原子振蕩器鐘差;依據(jù)掌握的銣原子振蕩器特性，提出了分階段銣原子振蕩器遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)馴服校準(zhǔn)方案。通過共鐘共視比對(duì)實(shí)驗(yàn)、不共鐘零基線比對(duì)實(shí)驗(yàn)、長(zhǎng)基線比對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證了新系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離時(shí)間頻率傳遞和溯源過程;NIMDO系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)對(duì)馴服校準(zhǔn)完成后輸出信號(hào)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)

5、試，得出遠(yuǎn)程校準(zhǔn)后NIMDO系統(tǒng)輸出的時(shí)間頻率信號(hào)一天的準(zhǔn)確度優(yōu)于9ns和1.0×10-13，一天的穩(wěn)定度優(yōu)于5ns和6.0×10-14;最后完成了新系統(tǒng)不確定度報(bào)告，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于6.8ns，擴(kuò)展不確定度小于13.6ns。以上性能指標(biāo)達(dá)到了實(shí)驗(yàn)室對(duì)時(shí)頻標(biāo)準(zhǔn)的普遍要求，可作為實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，NIMDO系統(tǒng)直接參考了位于中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的國(guó)家時(shí)間頻率基準(zhǔn)UTC(NIM)，這使得實(shí)驗(yàn)室很容易把時(shí)間頻率溯源到國(guó)際單位制。<