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用脉冲星钟作航天器时间标准

时间频率学报 2007年第2期30卷 125-131页

作者：杨廷高中国科学院国家授时中心陕西西安710600

在介绍参考坐标系和时间标准的基础上,讨论了用脉冲星为航天器导航的时间标准问题。利用X射线脉冲星实现航天器自主导航,星载钟的任何误差都会直接影响航天器位置测量。脉冲星钟具有较高的长期频率稳定度,适合用作各类航天器的时间标准... 详细信息

在介绍参考坐标系和时间标准的基础上,讨论了用脉冲星为航天器导航的时间标准问题。利用X射线脉冲星实现航天器自主导航,星载钟的任何误差都会直接影响航天器位置测量。脉冲星钟具有较高的长期频率稳定度,适合用作各类航天器的时间标准。重点讨论了时间标准误差对航天器定位的影响;给出了用脉冲星钟作航天器时间标准的物理实现方法。

关键词：航天器自主导航时间标准脉冲星钟

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建立脉冲星钟的观测策略和噪声分析研究

建立脉冲星钟的观测策略和噪声分析研究

作者：张哲浩中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)

学位级别：硕士

毫秒脉冲星具有高度稳定的自转,因而可以作为一种频率源构建脉冲星时。对单颗毫秒脉冲星进行计时观测,可以获得脉冲到达时间序列,从而建立脉冲星钟。由于脉冲星自转以及脉冲信号的传播受到多种因素的影响,脉冲星钟存在各种噪声,这些噪... 详细信息

毫秒脉冲星具有高度稳定的自转,因而可以作为一种频率源构建脉冲星时。对单颗毫秒脉冲星进行计时观测,可以获得脉冲到达时间序列,从而建立脉冲星钟。由于脉冲星自转以及脉冲信号的传播受到多种因素的影响,脉冲星钟存在各种噪声,这些噪声不仅降低了脉冲星钟自身的准确度和稳定度,也限制了脉冲星钟在其它领域的应用。噪声的存在使得建立脉冲星钟的观测策略,如观测频次,时间跨度等成为影响脉冲星钟稳定度的一个因素。现实中射电望远镜任务的多样性,也导致在脉冲星钟的建立中存在观测策略的问题。研究观测策略对脉冲星钟的影响,对现实中建立脉冲星钟而言,具有重要的指导意义。本文以国际脉冲星计时阵（International Pulsar Timing Array,IPTA）第一批发布的数据为基础,通过数据筛选的方法,研究了观测策略对IPTA第一批数据中计时精度最高的四颗毫秒脉冲星建立的脉冲星钟的稳定度以及计时模型参数的影响。分析结果显示,除了观测频次很小的情况外,脉冲星钟的稳定度和计时模型参数受观测频次改变的影响较小。另一方面,由于红噪声的存在,脉冲星钟的稳定度与数据跨度的关系较为复杂。据此可知,如果建立脉冲星钟所使用的毫秒脉冲星数据的噪声水平与文中所用数据相当,那么在无法保证观测频次的情况下,可以适当将其减小。观测策略除了能对脉冲星钟自身产生影响外,同时也会制约利用已有计时模型预报未来观测数据的准确度和稳定度。将上述IPTA四颗脉冲星的后期数据作为被预报观测数据,使用前期数据建立脉冲星钟,可以研究观测策略对预报的影响。分析结果表明,当不同观测策略下建立脉冲星钟的数据紧邻被预报数据时,如果观测频次不是很小或数据跨度不是很短,则预报最后1年数据的准确度和稳定度差异较小;而当建立脉冲星钟的数据与被预报数据间存在较大间隔时,预报效果不好。另一方面,延长被预报数据虽然会使预报的残差加权均方根增加,但预报得到的残差稳定度并未因此降低。通过选取拟合参数,本文还指出当建立脉冲星钟的数据与被预报数据间隔较大时,色散参数会明显影响预报结果,因而现实观测中这种情形下需要考虑利用观测数据对色散参数进行实时改正。除此之外,本文还使用模拟数据分析了计时噪声的模型参数对脉冲星钟稳定度的影响,并使用IPTA数据研究了噪声改正对稳定度的影响。以上相应的分析结果对脉冲星钟的建立可以提供参考。

关键词：脉冲星钟脉冲星计时计时噪声观测策略稳定度

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脉冲星在空间飞行器定位中的应用

天文学进展 2007年第3期25卷 249-261页

作者：杨廷高南仁东金乘进甘恒谦中国科学院国家授时中心临潼710600 中国科学院国家天文台北京100012

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... 详细信息

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。

关键词：天文观测设备与技术脉冲星综述脉冲星钟空间飞行器导航定位

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中国的毫秒脉冲星计时观与建议

量子电子学报 2002年第4期19卷 289-294页

作者：倪广仁翟造成中国科学院陕西天文台临潼710600 中国科学院上海天文台上海200030

回顾了国际上脉冲星计时观测研究的进展与成果,评述了中国的毫秒脉冲星计时的学术观和进展,给出了应用小波分析方法在研究时间尺度方面的创新性成果。深思了进行高精度计时需进一步研究的一些问题,并对国际间合作进行脉冲星计时与应用... 详细信息

回顾了国际上脉冲星计时观测研究的进展与成果,评述了中国的毫秒脉冲星计时的学术观和进展,给出了应用小波分析方法在研究时间尺度方面的创新性成果。深思了进行高精度计时需进一步研究的一些问题,并对国际间合作进行脉冲星计时与应用研究的工程问题等提出建议。

关键词：中国毫秒脉冲星计时时间尺度小波分析脉冲星钟

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脉冲星自主导航概述

脉冲星自主导航概述