钙离子光时标守时技术研究

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作者 史丰丰 程梦飞 +2 位作者 王德豪 徐金锋 李国俊 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期145-151,共7页

近年来光学频率标准(光钟)技术快速发展,国际时间频率咨询委员会计划于2030年用光钟重新定义“秒”,并提出了技术路线,光时标的研究也成为时间频率领域的研究热点。利用钙离子光钟驾驭微波氢钟,开展高精度光时标信号TS(Ca^(+))产生技术... 近年来光学频率标准(光钟)技术快速发展,国际时间频率咨询委员会计划于2030年用光钟重新定义“秒”,并提出了技术路线,光时标的研究也成为时间频率领域的研究热点。利用钙离子光钟驾驭微波氢钟,开展高精度光时标信号TS(Ca^(+))产生技术研究。结果表明,钙离子光钟准连续稳定运行率可达87%,稳定度达8×10^(-17)/day。对光钟和氢钟的频率比对测量分别采用微波频率锁定方案(上转换)和光生超稳微波方案(下转换),上转换方案引入了并放大了噪声,测量数据比氢钟稳定度差,而下转换方案产生超稳微波,测量数据频率稳定度与氢钟几乎重合,实现了光钟对氢钟的准确测量。将测量得到的频差数据直接置入相位微跃计,产生光时标TS(Ca^(+)),独立运行的光时标TS(Ca^(+))在一个月内与UTC偏差保持在0.6 ns以内。研究成果为报送秒定义数据和驾驭自由原子时TAI提供技术基础,为提升我国光时标守时能力提供了宝贵的技术支持和工程经验。 展开更多

关键词 钙离子光钟 光时标 上转换测量 下转换测量 光钟驾驭微波钟

原文传递

高性能相位微跃计的关键技术研究

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作者 孙文龙 史丰丰 +1 位作者 徐金锋 付桂涛 《时间频率学报》 CSCD 2024年第1期8-17,共10页

定位、导航和定时服务(PNT)已成为国家重要新型基础设施,相位微跃计是PNT基础设施中的核心设备。它是一种对输入频率信号进行精密调整并输出时间频率信号的设备,目前只有美国、德国、俄罗斯等国家有相关成熟产品。随着高性能原子频标和... 定位、导航和定时服务(PNT)已成为国家重要新型基础设施,相位微跃计是PNT基础设施中的核心设备。它是一种对输入频率信号进行精密调整并输出时间频率信号的设备,目前只有美国、德国、俄罗斯等国家有相关成熟产品。随着高性能原子频标和光频标的发展,现有相位微跃计性能还是停滞于1~2×10^(-13)/s的水平,已经无法满足对高性能原子频标和光频标的调控需求。本文重点对极小分辨率频率调控技术和低噪声信号处理技术等进行研究,实现了频率分辨率优于1×10^(-19)、相位调整分辨率优于0.023 fs、附加频率稳定度优于3×10^(-14)/s的国产高性能相位微跃计。 展开更多

关键词 时间频率 相位微跃计 精密测控 频率分辨率 频率稳定度

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国产守时型原子钟长期性能分析 被引量：2

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作者 史丰丰 程梦飞 +2 位作者 李国俊 付桂涛 马红皎 《时间频率学报》 CSCD 2023年第4期279-288,共10页

利用近两年半的原子钟与UTC测试数据,从时差数据、频差数据、频率漂移率和频率稳定度等方面,分别对国产和国外守时型氢原子钟、铯原子钟的长期性能(频率漂移、月频率稳定度)进行了评估和对比分析。结果表明:国产氢原子钟和铯原子钟已经... 利用近两年半的原子钟与UTC测试数据,从时差数据、频差数据、频率漂移率和频率稳定度等方面,分别对国产和国外守时型氢原子钟、铯原子钟的长期性能(频率漂移、月频率稳定度)进行了评估和对比分析。结果表明:国产氢原子钟和铯原子钟已经具备长期稳定运行的能力,可以基本满足国内工业部门在时间频率领域对原子钟的需求。国产铯原子钟的性能与国外铯原子钟基本相当,但在长期性能方面还有一定差距,国产氢原子钟与国外最好的氢原子钟相比,性能上还略有差距。 展开更多

关键词 国产原子钟 守时型 氢钟 铯钟 长期性能 频率漂移 月频率稳定度

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基于光频标的氢原子钟频率驾驭系统软件设计

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作者 徐金锋 史丰丰 +1 位作者 李国俊 林勇昕 《宇航计测技术》 CSCD 2023年第5期63-67,共5页

光频标和氢原子钟联合守时的时间系统需要集成仪器控制、数据采集、原子钟性能评估等功能,解决光频标的有效运行率低对氢原子钟频率驾驭的影响,因此,设计了基于光频标的氢原子钟频率驾驭系统软件。软件使用可互换虚拟仪器驱动和网络通... 光频标和氢原子钟联合守时的时间系统需要集成仪器控制、数据采集、原子钟性能评估等功能,解决光频标的有效运行率低对氢原子钟频率驾驭的影响,因此,设计了基于光频标的氢原子钟频率驾驭系统软件。软件使用可互换虚拟仪器驱动和网络通信实现设备间的数据交互,采用中位差(Median Absolute Deviation,MAD)方法的数据预处理策略完成测量数据的异常点检测,并利用Alglib数值分析和数据挖掘函数库完成核心程序编写。实验表明,在光频标的有效运行率为80%的条件下,氢原子钟驾驭后产生的时间信号与UTC的同步精度小于2.5 ns。 展开更多

关键词 氢原子钟 频率驾驭 自动控制 中位差

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利用GEO卫星进行转发式授时的性能分析 被引量：3

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作者 史丰丰 李兆南 《全球定位系统》 CSCD 2015年第3期17-20,共4页

利用GEO卫星进行转发式授时的原理,将监测得到的授时偏差结果与卫星广播的星历信息进行比对分析,对卫星的解算星历和广播星历进行分析,分析结果说明:当卫星运动到赤道上方时,z方向的运动加速度最小,速度最大,星历预报误差最大,卫星径向... 利用GEO卫星进行转发式授时的原理,将监测得到的授时偏差结果与卫星广播的星历信息进行比对分析,对卫星的解算星历和广播星历进行分析,分析结果说明:当卫星运动到赤道上方时,z方向的运动加速度最小,速度最大,星历预报误差最大,卫星径向距离偏差最大,此时授时偏差最大;卫星从赤道上方运动到南北两端过程中,z方向的运动加速度逐渐增大,速度逐渐减小,星历预报误差逐渐变小,卫星运动到南北两端时,z方向的运动加速度最大,速度最小,星历预报误差最小,卫星径向距离偏差最小,此时授时偏差最小。 展开更多

关键词 GEO 转发式授时 广播星历 解算星历

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卫星激光时差测量仪探测方法研究

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作者 史丰丰 程梦飞 +1 位作者 李博 王磊 《全球定位系统》 CSCD 2015年第2期88-91,共4页

星载时差测量仪是实现激光星地精密时差测量的关键设备,其采集数据总有效率的高低决定激光星地时间同步精度。但由于激光技术的数据采集率受天气及背景噪声影响较大,为提高时差测量仪的探测能力,降低大背景噪声对数据总有效率的影响,分... 星载时差测量仪是实现激光星地精密时差测量的关键设备,其采集数据总有效率的高低决定激光星地时间同步精度。但由于激光技术的数据采集率受天气及背景噪声影响较大,为提高时差测量仪的探测能力,降低大背景噪声对数据总有效率的影响,分别应用门控技术[1]和调整下传速率两种策略针对激光时差测量仪进行实验。实验结果:在大背景噪声条件下可以提高时差测量仪数据总有效率20%以上。 展开更多

关键词 激光时间比对 时差测量仪 门控 下传速率

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皮秒级时间间隔测量精度检定方法的研究 被引量：10

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作者 李树洲 史丰丰 +1 位作者 张小朋 张军 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2010年第6期521-527,共7页

皮秒级时间间隔测量的误差检定,是诸多领域关键仪表/部件选型以及系统误差评估控制所需要的。在长期高精度时间间隔测量的工程实践中,发现测量结果存在不合理的规律漂移起伏。通过理论剖析和相关实验验证:确认漂移起伏的根源是高精密时... 皮秒级时间间隔测量的误差检定,是诸多领域关键仪表/部件选型以及系统误差评估控制所需要的。在长期高精度时间间隔测量的工程实践中,发现测量结果存在不合理的规律漂移起伏。通过理论剖析和相关实验验证:确认漂移起伏的根源是高精密时间测量仪器时间展宽电路的放大非线性度造成的,同时反映出原有检定方法的不足;针对高精度时间间隔测量误差检定的需要,我们提出了新的检定方法"受控频偏时间间隔连续检测法"并实验验证了其的正确性;并使用该方法对相关高精度时间间隔测量仪器进行了对比检定。 展开更多

关键词 时间间隔测量 误差检定 背景误差 准确度 时间展宽器 放大非线性度

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基于SINS/GPS的无人机组合导航系统建模与仿真 被引量：3

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作者 王磊 史丰丰 +1 位作者 寇凯洋 张钊 《测绘工程》 CSCD 2016年第10期17-19,共3页

根据无人机的飞行特点以及SINS(捷联惯导)和GPS(全球定位系统)的优缺点,利用轨迹发生器设计无人机的飞行轨迹,建立基于SINS/GPS的无人机组合导航系统,依据卡尔曼滤波的相关原理对系统进行数学建模和计算仿真,验证无人机SINS/GPS组合导... 根据无人机的飞行特点以及SINS(捷联惯导)和GPS(全球定位系统)的优缺点,利用轨迹发生器设计无人机的飞行轨迹,建立基于SINS/GPS的无人机组合导航系统,依据卡尔曼滤波的相关原理对系统进行数学建模和计算仿真,验证无人机SINS/GPS组合导航系统的可靠性。 展开更多

关键词 无人机 飞行轨迹 SINS/GPS组合导航 卡尔曼滤波

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GEO卫星授时周期波动的影响因素分析 被引量：2

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作者 程梦飞 李兆南 +1 位作者 史丰丰 王主丰 《全球定位系统》 CSCD 2015年第4期23-27,共5页

高精度时间传递和同步技术有广泛的应用前景,GEO卫星可以提供高精度的单双向授时服务,但GEO卫星的单向授时结果存在周期性波动现象,波动周期为日.通过对GEO卫星授时原理和过程的研究可知,星历预报误差、上行时延误差、转发时刻误差是造... 高精度时间传递和同步技术有广泛的应用前景,GEO卫星可以提供高精度的单双向授时服务,但GEO卫星的单向授时结果存在周期性波动现象,波动周期为日.通过对GEO卫星授时原理和过程的研究可知,星历预报误差、上行时延误差、转发时刻误差是造成GEO卫星单向授时结果周期性波动现象产生的主要因素,另外星历预报误差会对上行时延、转发时刻和下行时延的计算造成影响. 展开更多

关键词 授时周期波动 上行时延误差 转发时刻误差 星历预报误差 Sagnac效应修正

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主钟溯源策略的研究 被引量：2

10

作者 车战武 史丰丰 +1 位作者 程梦飞 张雷 《测绘科学与工程》 2014年第2期70-73,共4页

溯源是时间同步的重要应用之一，以原子钟时间模型为理论基础，研究了用国产SOHM-4型氢原子钟作为主钟的时频系统向协调世界时UTC（k）溯源的方案。采用线性最小二乘模型进行钟差预报、频率调整控制法进行频率调整，将溯源精度控制在
... 溯源是时间同步的重要应用之一，以原子钟时间模型为理论基础，研究了用国产SOHM-4型氢原子钟作为主钟的时频系统向协调世界时UTC（k）溯源的方案。采用线性最小二乘模型进行钟差预报、频率调整控制法进行频率调整，将溯源精度控制在±20ns以内。进行了溯源策略的改进，通过减小阻尼系数和提高频率控制频度，将溯源精度控制在±10ns以内，天稳和7天稳得到优化。为了进一步改进溯源策略，可以采用卡尔曼滤波模型对钟差进行预测，提高溯源的短期稳定度和精度。 展开更多

关键词 原子钟时间模型 钟差预报 频率调整控制法 频率控制频度 卡尔曼滤波

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GEO卫星授时结果周期波动消减方法 被引量：2

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作者 李兆南 程梦飞 史丰丰 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2018年第8期23-31,38,共10页

针对地球同步轨道(GEO)卫星转发式授时结果存在的周期性波动现象,该文探寻该现象与卫星运动之间的关系,发现授时结果与授时信号传播时延差分结果呈很强的线性相关关系,并利用这一规律,提出时延线性贡献补偿模型。实验结果表明,该模型最... 针对地球同步轨道(GEO)卫星转发式授时结果存在的周期性波动现象,该文探寻该现象与卫星运动之间的关系,发现授时结果与授时信号传播时延差分结果呈很强的线性相关关系,并利用这一规律,提出时延线性贡献补偿模型。实验结果表明,该模型最多可修正原始授时结果偏差近70%,基本消除周期波动。 展开更多

关键词 地球同步轨道 转发式授时 周期性波动 相关关系 线性贡献补偿模型

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