原子钟频差数据去噪算法的研究

为降低原子钟频差的噪声,根据其数据非线性非平稳的特征,将整体经验模态分解用于原子钟频差去噪算法。首先将原子钟频差数据叠加一定强度的白噪声;然后进行经验模态分解,如此重复多次;最后将各分量叠加求平均得到去噪的原子钟频差序列。从时域和频域上分别分析了该算法的去噪效果,并与小波阈值去噪算法进行了比较。结果表明,该算法有效地去除了原子钟频差数据序列中的噪声,将方差由小波算法的2.707%降为0.7263%,数据变得更加平稳。     

基于熵权法的卫星钟差预报研究

星载原子钟是全球导航卫星系统的核心设备之一,其性能及钟差预报精度直接决定着导航定位授时服务的精度。针对卫星钟差组合预报技术中子模型权值难以确定的问题,将熵权法引入到北斗卫星钟差组合预报中。对卫星钟差数据中的粗差、钟跳等异常值进行相频域组合探测,并使用滑动拉格朗日内插法进行修补,得到“干净”钟差序列。以灰色模型和二次多项式模型作为基础模型,构建基于信息熵这一新的评价指标的钟差组合模型,建立北斗卫星钟差熵权组合预报模型。使用武汉大学IGS数据中心发布的北斗精密钟差数据产品,分别进行了连续多天的短期预报和中长期预报试验,多天的平均试验结果验证了熵权组合模型在北斗卫星钟差预报精度和稳定性方面较传统组合模型均存在一定优势。     

铯原子喷泉钟驾驭氢钟的预估算法研究

由于铯原子喷泉钟准确度和稳定度极高,故若用喷泉钟去校准或驾驭氢钟组,可以提高原子时标的准确度和稳定度。但因铯原子喷泉钟运行是不连续的,所以给校准或驾驭工作增加难度。设法对当前的预估算法进行了改进,即根据喷泉钟与氢钟频差数据值的即时特性的走势,用SVM技术预估喷泉钟停运时的数据,以提供连续数据去驾驭原子钟组,最终使得钟组频率与铯原子喷泉钟趋于一致,同时保证了时间尺度的准确性和连续性。特编制了具体的SVM预测算法,并用NIM的铯原子喷泉钟实测数据检验了该算法,结果表明TA(NIM)很逼近铯原子喷泉钟,其相对频率稳定度达到1. 99×10~(-15)/天。     

原子钟钟差预测不确定度的建模与分析

钟差预测是原子钟时标产生和原子钟驾驭的关键环节。原子钟作为精准的信号源,其信号由确定信号部分和固有噪声即随机部分组成。氢钟和铯钟主要包含两种噪声,即调频白噪声和调频随机游走噪声,这两种噪声是产生预测不确定度的主要因素。根据原子钟数学模型补充推导出原子钟时差数据预测不确定度的数学表达式,并得出了钟组的最小预测不确定度,分析了钟组的台数对预测不确定度的影响。最后通过数据仿真验证了理论的正确性。     

滤光对被动式铷钟稳定性影响的研究

为了抑制被动式铷钟除抽运光外杂散光的干扰,降低光谱灯的光噪声对信噪比的影响,设计制作了带宽30 nm的带通滤光片.测试结果显示,铷钟的短期频率稳定度有了明显的提高.分析了千秒以上稳定度变差的原因并给出了进一步改进的措施.     

工程结构工作模态的子空间辨识方法

针对传统模态辨识方法的缺陷 ,研究了工程结构在环境激励下工作模态的辨识问题。分别通过原始数据和协方差数据构成 Hankel矩阵 ,运用子空间方法进行系统矩阵的辨识。经实验分析验证 ,上述方法拥有极高的辨识精度 ,在大型工程结构的辨识领域 ,拥有广阔的应用前景     

国产高性能光抽运小铯钟研制进展

介绍了北京大学利用光抽运小铯钟相比于传统的磁选态小铯钟有更高的铯原子利用率的优势,在频率稳定度方面取得的突破性进展;总结出了光抽运小铯钟达到高性能的关键因素在于铯束管优值、激光稳频和电路地噪声;最终优化后的光抽运小铯钟频率稳定度均超过了5071A优质管2倍以上,典型值为3 × 10^-12 / τ^1/2;近三年来陆续研制出8台光抽运小铯钟,初步实现了高性能光抽运小铯钟工程化。     

GNSS接收机伪距和载波相位测量噪声直接估计方法

基于微分法的思想,提出了一种可以直接估计伪距和载波相位观测噪声的方法。通过对二阶系统求三阶导数,隔离系统本身的影响,通过对非差、单差、双差的残余观测噪声序列的分析,直接估计伪距和载波相位的观测噪声和接收机钟差的高阶噪声。由于该方法可以在线工作,对大量的GNSS集成系统,用该方法估计先验观测方差非常方便。     

中国计量院搭建光钟绝对频率测量开放共享平台

正当前,修改"秒"定义成为国际计量界的主要议题。最近,中国计量科学研究院搭建了国内首个光钟绝对频率测量开放共享平台,重点支持国内10余家单位近20台光钟,实现高水平光钟绝对频率量值评估,以奠定中国在"秒"定义修改中的国际话语权。据了解,光钟绝对频率测量开放共享平台依托中国计量院国家秒长基准NIM5和原子时标国家计量基准UTC(NIM),采用两种独立技术体系测量光钟绝对频率。基于两个测量结果进行双盲验证,     

镁合金负差数效应的研究进展

随着我国工业水平的不断进步，工程应用领域对轻量化的需求愈加迫切，极大推动了镁合金的快速发展。然而，镁合金的耐蚀性较差，严重阻碍了其实际工程应用。为了有效解决镁合金耐蚀性差的问题，亟需深入研究其腐蚀机理。镁合金电化学腐蚀过程中存在典型的负差数效应(Negative difference effect,NDE)，即在阳极极化下镁合金的析氢速度随电位升高而增加，与传统的电化学动力学理论相异。近年来，国内外学者对镁合金的负差数效应开展了大量研究，先后建立了局部保护膜模型、单价镁离子模型、溶解脱落模型、氢化镁促溶理论、综合理论、部分电子外电路消耗机理、析氢交换电流密度i0增大机理和电催化机理八种理论模型。基于上述模型，人们深化了对镁合金析氢过程的认识，提升了镁合金腐蚀机理的研究深度。本文综述了镁合金电化学腐蚀过程中负差数效应的基本原理及研究现状，归纳出八种负差数效应的理论模型，总结了各模型的发展历程，指出了它们各自存在的不足之处，展望了镁合金腐蚀负差数效应的研究方向。     

基于实时性和数据使用率改进的CGGTTS算法研究

对GNSS时间频率传递数据标准格式CGGTTS进行改进,包括:将数据周期内全部测量数据用于计算时差值,提高测量数据使用率;为满足时间传递用户对于数据实时性的更高要求,缩短CGGTTS数据周期以提高数据实时性.实验结果表明将数据使用率提高到100％后,可以降低比对结果噪声,噪声性能最大可改善6％.当将数据间隔缩短至5 m...     

原子钟数据消噪方法比较研究

主要研究了小波方法、Vondrak、Kalman滤波等7种方法在时间尺度计算中原子钟数据消噪的应用,和未消噪的序列相比较,其RMS分别从1.26 ns提高到0.66 ns,0.77 ns,0.80 ns;利用这几种不同的方法消噪后重新计算了时间尺度,其修正的Allan方差从7.29D-15提高到5.18D-15,5.63D-15,5.67D-15(τ=1d),证明小波消噪方法获得的时间尺度更加稳定,其他几种滤波方法也能达到比较好的消噪效果.     

The clock model and its relationship with the Allan and related variances

The clock errors are modeled by stochastic differential equations (SDE) and the relationships between the diffusion coefficients used in SDE and the Allan variance, a typical tool used to estimate clock noise, are derived. This relationship is fundamental when a mathematical clock model is used, for example in Kalman filter, noise estimation, and clock prediction activities.     

基于模式识别的自适应时钟重置检测算法

为解决网络测量中因测量主机的时钟重置导致单向时延测量误差的问题,根据时钟重置发生的不定时性和发生次数未知的特征,提出了一种基于模式识别的自适应时钟重置检测算法（PRBA）。该算法基于模式识别中的最大最小距离聚类算法对单向时延测量值进行聚类,同时利用时间序列技术中的一种低通滤波器过滤出噪声区间,从而有效识别网络行为特征,自适应地检测时钟值瞬时调整方式的时钟重置。实验结果表明,与现有同类算法相比,该算法具有较高准确性和自适应性。     

原子钟相位与频率估计的误差特性

本文讨论了原子钟内部的3种噪声即白色调相噪声，白色调频噪声和随机游走调频噪声对相位和频率估计的影响，分析表明，这3种噪声对相位估计和频率估计的影响完全不同，在相位估计中，选择适当的平滑长度和取样间隔可以控制估计误差，而在频率估计中，估计精度不能通过[估计器或测量设备的改进而任意提高，存在一个极限，这个极限由原子钟的内部噪声来决定。     

Analysis of the noise sources in an optically pumped cesium beamresonator

The main noise sources that affect the clock signal detection in an optically pumped cesium beam resonator are determined and their influence on the clock S/N ratio is evaluated. The following noise sources are taken into account: atomic shot noise, fluorescence photon noise, laser frequency noise, and clock signal detection noise. A theoretical model that predicts the variations of the S/N ratio as a function of different parameters characterizing the atom-laser interaction is developed. The main conclusion concerns the saturation of S/N value for high atomic flux due to laser frequency fluctuations. All the theoretical predictions were experimentally verified     

Interrogation oscillator noise rejection in the comparison of atomic fountains

The frequency stability of an atomic fountain clock can be limited by the phase noise of the interrogation oscillator via the "Dick effect." In this paper we demonstrate the rejection of the phase fluctuations of the interrogation oscillator by the synchronization of atomic fountains. A reduction by a factor of 16 in the Allan standard deviation of the relative frequency difference between two fountains has been obtained.     

Optimum synthesis for time scale generation

A time scale can be regarded as a synthesis of readings from precise clocks. Usually such synthesis is based on the principle of weighted averaging, which balances the contribution of each clock according to its noise level. It is well known that there are five different noise processes in precise clocks. Therefore, a good synthesis should balance each of those noise levels. Most existing algorithms control only one or two noise types. If an algorithm can control all five noise types simultaneously, we consider it to be optimum. The key point of constructing an optimum algorithm is the separation of all five noise types. In this paper, an optimum algorithm is presented using the half-integrating/half-differentiating model by which the five noise types are separated correctly. Performances of the new algorithm are demonstrated with simulated and real data.