基于自适应Kalman滤波器的原子钟信号预测方法

给出一种Kalman滤波器噪声方差阵的自适应更新方法, 该方法在进行原子钟参数估计时不需要预先输入噪声参数, 且噪声参数在递推过程中自动更新并随噪声改变而自适应改变. 利用国家授时中心标准时间(UTC(NTSC))与铷原子钟的钟差数据进行了验证, 结果表明, 效果优于一般的Kalman滤波器.      

用于北斗三号卫星导航系统的星载铷原子钟特性

本文介绍用于北斗三号卫星导航系统的星载铷原子钟主要设计特点和性能指标.铷原子钟频率稳定度主要取决于原子跃迁信号信噪比、电路噪声和原子体系的物理环境效应.为提高原子信号信噪比,物理系统采用了微波场方向因子高于0.9的开槽管微波腔和Xe气启辉的铷光谱灯,并采用了光学滤光和同位素滤光双重滤光方案.电路系统采用了低相噪微波链路,交互调制噪声对铷原子钟稳定度的影响被控制在4.9×10^-13/τ^1/2水平.通过工作参数优化,将物理环境效应对天频率稳定度的影响降低到3×10^-15以下.研制了高精度和甚高精度两型号星载铷原子钟.高精度铷原子钟典型指标为短稳1.5×10^-12/τ^1/2,万秒稳1.3×10^?14,天稳9.4×10^-15;甚高精度铷原子钟典型指标为短稳6.1×10^-13/τ^1/2,万秒稳7.1×10^-15,天稳3.9×10^-15.本文还分析了铷原子钟最新研究进展,预期铷原子钟的性能还可以进一步提升.     

小而廉价的原子钟

一只标准的石英手表每天的误差在1S左右，但是，很快我们就会有一只微型而廉价的原子表，每300年的误差仅有1S。为什么我们不能够用石英钟作日常计量而还用目前昂贵而笨重的原子钟在那些要求精确计时的场合？对工程师来说，道理是明显的：当找到一种价廉物美的方案时，您不会墨守成规，而是要创新。     

内含伪距差分功能的虚拟卫星原子钟

卫星原子钟是类GPS系统工作的基础,由卫星原子钟控制导航信号发射的时间和频率．在中国区域定位系统中,租用现有的通信卫星实现卫星导航,星上不配备卫星原子钟,在这种情形下,类GPS系统的基于卫星原子钟的时间同步方式不再适合．研究提出虚拟卫星原子钟的方法。可以实现无星载原子钟的卫星导航．采用虚拟卫星原子钟,将信号从地面发射的时间延迟到信号从卫星发射的时间,可以实现类GPS系统相同的伪距测量功能．虚拟卫星原子钟不但可以实现导航,并且还具有伪距差分功能,可以抵消星历误差,提高导航定位精度．虚拟卫星原子钟不但实现了无星载钟的导航系统,而且实现了一个具有差分功能的卫星导航系统．     

CPT原子钟铷原子汽室的优化及实验研究

基于CPT原子钟高稳定性的要求,利用已经设计加工的300μm厚薄铷原子汽室,选用Ar和Ne为缓冲气体,在总压强为10KP的前提下,研究了CPT信号的频率漂移率和它们之间压强比的关系.实验发现CPT信号的频率漂移率随Ar和Ne的比例变化呈钟形曲线分布,当Ar和Ne的比例为1∶1.2或1.2∶1时,CPT信号的频率漂移率为零.     

星载原子钟磁致频移影响在轨评估

星载原子钟作为磁敏感设备,外界磁场变化会导致星载原子钟输出频率发生变化.本文采用星载主备原子钟比相法评估了10颗配置星载氢原子钟的MEO导航卫星原子钟频率稳定度,短期稳定度平均值优于1×10^?12τ^?1/2,天稳均优于7×10^?15.基于该稳定度水平,本文针对导航卫星原子钟磁致频移进行了初步评估,得到磁力矩器工作情况下原子钟磁致频移达到1×10^?13量级,磁力矩器持续工作1 h将引起钟差预报误差0.4 ns.本文将在轨磁力矩器工作状态等效为磁致频移噪声,仿真分析了其对星载原子钟稳定度的影响,仿真结果表明,该磁致频移噪声将恶化星载原子钟长期稳定度,尤其对稳定度更高的原子钟恶化更明显.本文最后就如何降低磁致频移对星载原子钟的影响进行了讨论.     

基于专利地图的原子钟技术现状分析

原子钟不仅是强国强军的核心器件，在日常生活中也发挥着日益重要的作用。结合专利地图法和文献调研法，对原子钟专利申请趋势和技术发展脉络，主要国家竞争力和专利战略，全球和主要国家技术布局特点，主要专利权人研发主题及创新活动等进行研究，以期为我国原子钟创新活动提供信息支撑，助力我国原子钟事业发展。     

星载原子钟性能分析方法比较研究

卫星导航时间系统是影响导航系统性能的决定性因素。原子时钟作为频率标准,能够产生高准确度和高稳定度的标准频率信号,可以实现精确计时。因此在导航卫星上广泛使用原子钟作为频率标准。讨论了原子时钟频率稳定度的Allan方差、重叠Allan方差、Hadamard方差及重叠Hadamard方差算法,并对GPS卫星真实数据进行了频率稳定度分析。得出了不同的GPS卫星,星载卫星钟的稳定度不同。对于同一种类的GPS卫星,卫星钟的稳定度也存在差异,且GPS BLOCK IIR卫星具有较好的频率稳定度。     

日本打造最精准原子钟

这台光晶格钟灵敏度极高，能够探测到地球引力发生的变化，允许科学家测量时间的精度达到令人吃惊的17位数。此外，它也可用于大幅改进GPS跟踪系统，探测最小10厘米的高度差。日本研究小组表示，这是朝着研制人类历史上最为精确的测量装置迈出的重要一步。原子钟用于设定国际原子时间或者协调世界时间，     

如何定义“秒”

<正>时间单位"秒"是国际单位制的7个基本单位中准确度最高、应用范围最广的一个。1967年,"秒"的定义从天文秒改为基于铯原子跃迁的原子秒,这一定义保持至今。实验室型铯原子钟复现秒定义,成为时间频率计量的基准装置。铯原子钟又被人们形象地称为"喷泉钟",因为其工作过程是铯原子像喷泉一样     

Active optical clock

This article presents the principles and techniques of active optical clock, a special laser combining the laser physics of one-atom laser, bad-cavity gas laser, super-cavity stabilized laser and optical atomic clock together. As a simple example, an active optical clock based on thermal strontium atomic beam shows a quantum-limited linewidth of 0.51 Hz, which is insensitive to laser cavity-length noise, and may surpass the recorded narrowest 6.7 Hz of Hg ion optical clock and 1.5 Hz of very recent optical lattice clock. The estimated 0.1 Hz one-second instability and 0.27 Hz uncertainty are limited only by the relativistic Doppler effect, and can be improved by cold atoms. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2005CB724500) and National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10874009     

单向时延测量的实时时钟同步算法

对已有分段聚类算法进行改进,使用软件方法对单向时延序列进行分析,在线检测时钟调整位置.采用变宽度的滑动窗方法对单向时延数据进行过滤,减少时间序列大小,同时保证时钟调整位置信息不丢失.使用自底向上算法对时间序列进行线性分段,检测时钟调整或时钟频率跳变点,算法的时间复杂度大大降低.针对在线时钟同步的要求,为了消除滑动窗不具有离线算法的全局寻优缺点,提出使用基于滑动窗自底向上算法的实时单向时延时钟同步算法.实际测试实验表明:该算法大大降低了时间复杂度并提高了分段精度.     

光纤数字系统中同步时钟提取电路设计

本文通过对NRZ、RZ伪随机码序列进行频谱分析，得知当NRZ码变换成码元占空比为1／2的RZ码时，所提出的同步时钟功率最强。并根据得出的结论提供一实际运用的设计电路。     

传输带时钟同步的量子测量原理

时钟同步技术不管在民用生活中,还是在军事通信中都起着非常重要的作用。但是,现实中并不存在绝对同步的时钟,所以,测量两地时钟的同步性,是全世界国家所关心和研究的重要课题。在这样的背景下,提出一种传输带时钟同步的方法,此方法并不需要交换信号的传输时间;并基于脉冲纠缠双光子的量子相干性,给出了一种时钟同步的光学实验方案,此方案对介质色散具有很强的扼制效应。     

高速时钟线的反射特性分析

随着系统时钟频率的不断提升,时钟线的反射问题已成为高速电路时钟设计中必须考虑的问题之一.本文基于高速数据采集系统的差分时钟线,分析了各种端接方式对反射噪声的抑制能力.仿真及实测结果表明采用终端下拉方式,可使时钟线上的反射噪声控制在最佳5%信号幅值的系统容限设计要求以内,与其他端接方式相比更有效地抑制了本系统差分时钟线上的反射噪声,保证了时钟系统的信号完整性.     

高速时钟电路设计

在当今的电子设计中，系统越来越复杂，工作频率越来越高，时钟子系统是关于整个系统成败的关键．因此，如何设计出一个高效、高稳定性的时钟子系统成为摆在工程师面前一个头等重要的问题．文章通过分析3种时钟信号的抖动现象(Cycle—Cycle．Jitter、Period Jitter、Long—term Jitter)，针对其产生的原因，提出高速时钟电路设计的解决方案，并结合实际情况给出布线模型．     

基于EWB的数字电子钟设计

采用电子设计平台EWB512，设计了可实现24小时制具有调时、定闹钟功能的电子钟。综述了该电子钟的构成及功能，详细介绍了其各个构成模块的原理和具体电路的实现，提出了进一步改进和完善方案。     

GPS卫星钟差分析、建模及仿真

卫星钟差是卫星导航系统中的一项重要误差源,本文根据IGS观测数据分析GPS卫星铷钟和铯钟的噪声特性,并对星钟误差进行建模和仿真.首先采用修正Allan方差表征和分析了GPS卫星上不同种类原子钟随机噪声的时域特性;然后基于最小二乘分段拟合确定了卫星钟差确定性分量的时差、频差、线性频漂参数值;对于多项式拟合后的残差部分,利用随机噪声幂律谱模型建立了随机性分量误差模型;最后利用修正Allan方差反演的方法模拟产生了各噪声分量的独立随机序列并进行合成;对合成序列与原始数据进行了对比分析以验证本文所提出建模与仿真方法的正确性.     

时钟抖动和相位噪声关系的研究

时钟的抖动和相位噪声是衡量时钟综合性能的最主要的指标，但是有关这2个指标之间的关系论述很少，明确说明抖动和相位噪声的含义，而且通过建立典型数学模型对2个指标的关系作出了论证．同时引入例子说明抖动性能对A／D转换系统的影响，并举例说明抖动的测量值与计算值之间的区别和关系，说明时钟抖动和相位噪声是对时钟时序性能时域和频域的不同描述，它们之间存在着确定的对应关系．