导航铯原子钟的发展现状及趋势

1 引言 目前,国际上导航原子钟的类型主要是传统的原子钟,包括铷钟、氢钟和铯钟.在这三者中,铷原子钟在质量、体积、功耗等方面占有优势,氢钟在短期和中期稳定度指标方面占有优势,铯钟的准确度和漂移率指标在三者中最好.由于铯原子钟的上述优势,美国的"全球定位系统"(GPS)和俄罗斯的"全球导航卫星系统"(GLONASS)都采用了铯原子钟, GPS Block-1、2、2A和2F采用了磁选态铯钟,未来,GPS-3拟采用激光抽运铯钟.俄罗斯GLONASS Block-2A、2B、2C及GLONASS-M、K都搭载了磁选态铯钟.     

卫星铷钟自动控温系统仿真平台的设计与实现

卫星上的铷钟对环境温度要求非常苛刻,需要采用自动控温系统严格控制工作环境的温度,该系统上星前必须经过大量的试验和仿真,验证卫星上铷钟热控系统的软硬件功能和性能是否达到设计要求。基于CPCI(Compact Peripheral Component Interconnect)计算机的卫星铷钟自动控温系统仿真平台,是在不具备铷钟热控试验需要的真空、绝热条件下,模拟铷钟在卫星上工作时温度变化引起的参数变化,并检测卫星铷钟自动控温系统由于参数变化所引起的相应的控制量变化,从而验证系统的性能。     

星载铷原子钟频率特性星地测量技术研究

阐述了借助地面测控站对星载铷钟进行监测,以实现铷钟在轨运行频率特性的四种测量方法:单向时差比对法、双向时差比对法、利用GPS系统时间比对法和激光时差比对法,并对这四种方法的测量原理进行了分析和比较。对育种卫星搭载国产铷钟的试验方案和测量结果进行了介绍。     

国内外频率标准发展现状

时间频率在国家经济建设、科学研究、国家安全具有十分重要的意义。本文介绍了国内外高稳晶振、铷原子频率标准、守时型氢原子频率标准和铯原子频率标准、微型相干布局囚禁原子钟、低温蓝宝石微波源和超稳激光微波源以及铯原子喷泉钟的国内外发展情况、技术指标等。铷原子频率标准打破国外垄断，为北斗导航系统提供高精度的时间基准，守时型氢原子频率标准和铯原子频率标准已实现工程化，但日频率稳定度和日频率漂移率指标有待进一步提高，铯喷泉基准方面已接近国际先进水平，新型原子频标发展方兴未艾。     

面向时间应用的可驯服铷钟

研制一种面向时间应用的GPS可驯服铷钟。当铷钟被GPS驯服后,它输出的秒信号实时同步于GPS接收机的秒信号。同时,铷钟和GPS接收机之间的时间差的数据通过一个比例积分控制器去校正铷钟的频率准确度。驯服后,两台GPS驯服铷钟之间的时间差小于20ns、频率差小于1E-12/d。使用一台专用的GPS信号处理板和特定的GPS接收机,时间差可小于5ns。     

北斗导航系统建设挑战重重

北斗导航系统非常复杂,它集导航定位双向简短数字报文通信和高精度授时于一身,还要具备一定的保密、抗干扰和抗摧毁的能力,技术上要求非常高,具有高精度测距指标难实现,高精度原子钟难研制,星座连续稳定运行难维持,产品一致性难保证,高密度发射风险大等难点。仅技术上导航卫星就涉及到偏航控制技术、高精度铷钟、二浮陀螺组件、铷钟精密热控技术、扩频应答机等12项关键技术;星座多种轨道环境复杂,卫星星座是由三种类型轨道组成的混合星座系统,每个轨道的特性都不同,特别是中圆轨道卫星的轨道辐射环境非常复杂,因此,整个系统建设充满着挑战。     

德国有可能在2012年前后发射月球探测卫星以绘制月球三维地图

德国政府将于2008年年初就是否开展无人探月计划做出决定。该计划预计耗资2．5亿～3．5亿欧元。如果该计划获得通过并能获得足够资金，德国有望于2012年将1个无人探测器送入绕月轨道。据报道，这一探测器将在距离月球表面50km的轨道上运行，将绘制高分辨率的三维月球地图。     

频率标准在中国的发展

简单介绍了原子钟研究在中国的发展历史,着重叙述了近年来所取得的成就。包括在中国计量院开发与保存的国家时间频率基准:铯原子束基准和冷原子喷泉基准,后者的频率准确度达到了3.10-15。叙述了氢原子钟,包括主动激射器频标和被动型氢钟两种类型的研究工作进展;说明了光抽运铷原子钟的研制与生产情况以及性能指标。强调了中国光抽运铯原子束频标经过长期连续工作所取得的优秀成果。简述了中国在微波与光频离子储存原子钟以及在光频测量和光钟上所取得的进展。     

导航星全球定位系统的商业应用

一、导航星全球定位系统的概况导航星全球定位系统整个计划在1988年完成时,将有18颗卫星在圆轨道上组网运行,轨道周期12小时,高度约20000公里,到时整个星座可在全球范围内提供高精度、连续、三维的导航定位信息。目前该系统进入局部运行阶段,已有7颗卫星发射入轨,每天可在全球范围内提供三维导航定位信息,但不是连续的,而是每天只能提供1至4小时的信号。GPS 用户接收机是全部电子化的自动接收设备,但用户使用这些设备并不要求有     

英全球定位系统计划再次受挫

1986年1月17日,美国导航星全球定位系统(GPS)的工作型 GPS 地面控制,从加州的森尼韦尔的美国空军卫星控制中心(AFSCF)移到科罗拉多州斯普林斯的新的统一航天操作中心(CSOC)。另外其它四座地面站分别设在夸贾林岛(太平洋)、迪戈加西亚岛(印度洋)、夏威夷(太平洋)和阿森松岛(大西洋)。尽管 GPS 地面控制取得了进展,但是原定1987年利用航天飞机分六次布署的八颗 GPS 布洛克Ⅱ卫星的计划要受到1月28日“挑战者”航天飞机爆炸的影响。这八颗布洛克Ⅱ卫星预计与目前已在轨道上飞行的七颗 GPS 布洛克Ⅰ组网,到1988年止将提供两维导航能力。1988年按计划再布署第三批 GPS 的另外八颗卫星,到那时 GPS 组网全部完毕,可提供24小时连续的三维导航能力。另外在第三批布网的 GPS 卫星上还     

一种用于GPS时差比对数据处理的卡尔曼滤波器设计

介绍了一种用于GPS时差比对数据处理的自适应卡尔曼滤波器,在Matlab环境下编写了离散时间形式的卡尔曼滤波算法程序,利用该算法对GPS信号与铯原子频标的时差比对数据进行了分析处理,最后介绍了该算法的数字芯片FPGA实现。     

天宫二号蓄势待发

正我国将于今年第三季度发射天宫二号空间实验室。待其升空在近地轨道上运行后,将分别与今年第四季度发射的神舟十一号载人飞船、2017年上半年发射的新研制的天舟一号货运飞船进行空间交会对接,并开展多项科学实验,为在2022年前后完成中国空间站的建造工作和运用管理积累重要经验。载人航天计划"三步走"     

中国计量测试学会时间频率计量学术讨论会在重庆召开

两年一次的中国计量测试学会时间频率计量学术讨论会,一九八五年十一月二十八日至三十日在重庆举行。中国科学院应用物理研究员王天脊老先生主持了这次讨论会。出席这次会议的有来自全国各地的代表和重庆市计量局的代表共约四十人。他们包括长期从事铯原子频标、氢原子频标、铷原子频标以及晶振和各类时频仪器设备理论研究、研制生产以及工程应用和计量传递工作的肓关高等院校、中国科学院系统、国家计量系统、电子工业     

阿联酋、 中国、 美国火星探测器齐聚火星

2020年7月,阿联酋希望号(HOPE)、中国天问一号和美国火星2020 (Mars 2020)火星探测器先后发射,前往火星.2021年2月三项任务先后抵达火星,希望号和天问一号分别于2月9日和10日成功进入火星轨道,火星2020任务漫游车毅力号于2月18日成功着陆火星,火星探测再起新高潮. 1.阿联酋希望号 CNN网站报道,阿联酋希望号火星探测器于2021年2月9日成功进入火星轨道,标志着阿联酋成为第5个到达火星的国家/地区.希望号随即进入环火椭圆轨道,最近距火星621 mi(约999km),最远30683mi(约49380km),轨道周期约40h,并将在这一轨道运行至5月中旬,测试各项搭载仪器并开展火星观测.此后,希望号将机动至周期约55h的科学轨道,正式开展科学探测工作.由于该轨道比以往的火星任务采用的轨道更高,将实现对火星的全球视角观测,并可每9天完成对火星大气的一次全景观测.希望号计划运行2年,并可能延期1年.2月14日,希望号传回首张火星图片.     

2015年全球导航卫星发展回顾

1 美国 2015年,美国继续保持GPS系统运行与服务的稳定,持续加快GPS系统星座的更新步伐,成功发射3颗GPS-2F卫星,计划于2016年初完成全部12颗GPS-2F卫星的部署,2017年前使M码军用信号、L 2 C和L5码民用信号投入使用;同时,美国空军(USAF)已经完成了GPS现代化计划的调整,该计划至少将持续至2033年.     

法国加强军事空间活动

法国国会的国防与武装力量委员会最近批准了法国政府关于增加军事空间活动经费和开展新的军事空间活动的计划,其中包括一项发射若干颗小型数据中继卫星的计划。这些小型中继卫星的任务是实时传输侦察卫星获得的图像数据,而不必等待卫星飞越法国国土。法国的第一颗侦察卫星“太阳神”(Helios)正在研制之中,计划于1994年中发射;第二颗“太阳神”侦察卫星计划于1996年发射。“太阳神”卫星重2.5吨,运行轨道为685公里高的圆形极轨道。这两颗卫星     

美国X射线脉冲星导航计划及其启示

□□2004年,美国国防高级研究计划局(DARPA)提出了X射线脉冲星导航计划,以满足未来航天任务从近地轨道、深空至星际空间飞行的持续、高精度自主导航应用需求.本文将介绍脉冲星的基本概念和美国X射线脉冲星导航计划,概述X射线脉冲星导航的基本原理和工程意义,以及国内研究的基础条件和开展此项研究工作的可行性和必要性.     

空间扫描

“火星快车”揭示火星神秘区域隐形之谜据国外媒体2007年11月9日报道,欧洲航天局的“火星快车”轨道器使用雷达技术成功地探测、分析了火星上最年轻和最神秘的沉积层,揭开了多年以来困扰科学家们的疑团。德国有可能在2012年前后发射月球探测卫星以绘制月球三维地图德国政府将于2008年年初就是否开展无人探月计划做出决定。该计划预计耗资2.5亿~3.5亿欧元。如果该计划获得通过并能获得足够资金,德国有望于2012年将1个无人探测器送入绕月轨道。据报道,这一探测器将在距离月球表面50km的轨道上运行,将绘制高分辨率的三维月球地图。德国在三维摄…     

GPS在卫星精密测轨中的应用

自从美国全球定位系统(GPS)试验系统建立以来,发展了各种各样的方法,利用GPS 测量来精密确定卫星轨道。在1984年,LANDSAT-5上装载一个GPSPAC 的仪器进行了飞行,以验证用GPS 定轨的精确度。1982年在美国喷气推进试验室((?)PL),为TOPEX 卫星研究了一种GPS 距离和距离变化率的双差分法,以满足其厘米级的精度要求。除GPS 对低轨地球卫星定轨应用外,有人也提出了用GPS 测量对高轨地球卫星甚至同步卫星的定轨方法及精度分析。文章对上述各种方法给以简要的介绍和评述。     

环境减灾卫星运行管理与服务

正1引言环境减灾卫星星座业务运行管理的主要任务是收集用户的观测需求、有效载荷成像申请,合理规划安排卫星和地面资源,制定卫星运行工作计划、有效载荷成像计划、地面接收计划、业务测控计划等,监视卫星及其有效载荷的工作状态,处理业务运控指令,并向用户提供卫星轨道、姿态等辅助数据服务。国家