基于长短时记忆神经网络(LSTM)的钟差预报算法

原子钟钟差预报在原子时计算和原子钟频率驾驭中发挥着重要的作用。长短时记忆神经网络（LSTM）预报算法能够处理多参数长期依赖关系的时间序列预报,以氢钟和铯钟实测数据为样本,通过构建LSTM钟差预报模型,降低了长期原子钟内部噪声以及原子钟漂移对钟差预报的影响,并以72h,240h和720h为预报时长,分别与线性多项式模型、灰色模型和Kalman模型原子钟钟差预报模型进行预报误差对比。研究表明,在240h以上的预报时长中,LSTM建模长期依赖关系的优势得以体现,相较于其他3类模型可以获得更高的预报精度。     

铷频标温度系数影响因素分析与改进方法研究

高性能的被动型铷原子频率标准（以下简称铷频标）主要用于恶劣工作环境等特殊领域,铷频标的准确度和稳定度是卫星定位的两项关键技术,铷频标的稳定度包括短期稳定度和中长期稳定度,而中长期稳定度主要由温度系数决定。本文从改善铷频标温度系数的目的出发,全面梳理和分析了影响铷频标温度系数的主要因素,提出零温度系数等高线图优化法和零光频移灯激励电压优化法,并通过改进物理部分结构热设计等措施,优化了铷频标物理部分的温度系数。经试验验证,结果表明整机温度系数约为-2E-14/℃,铷频标的10⁵s稳定度5.52E-15,改善物理部分温度系数的方法和措施是有效的。     

面向导航增强的低轨卫星钟差确定及预报方法研究

低轨导航增强是未来导航发展的重要趋势,而高精度低轨卫星钟差是实现低轨导航增强的必要条件。基于Sentinel-6A卫星,对低轨卫星钟差特性进行了分析,给出了钟差确定方法及影响因素,介绍了顾及钟差特性的低轨卫星钟差预报方法。实验表明,低轨卫星钟差含有多个周期项,给低轨卫星建模和预报带来了困难。与使用运动学定轨模型相比,基于简化动力学的定轨模型可显著提升低轨卫星钟差精度;当基于运动学模型确定低轨卫星钟差时,相较于使用GPS单系统数据,多GNSS观测数据可提升低轨卫星钟差精度。研究表明,基于GPS和Galileo观测的Sentinel-6A卫星钟差精度相较于GPS单系统钟差精度改善了36%,同时,所使用的GNSS产品精度与低轨卫星钟差精度密切相关。利用顾及卫星钟差特性的低轨卫星钟差预报方法,当预报时长小于1 min,低轨卫星钟差预报精度（预报与解算值之差的RMSE）在0.1 ns之内,当预报时长小于5 min,预报精度在0.3 ns之内,随着预报时长的增长,预报精度显著下降。     

基于北斗卫星的纳秒级全球授时系统

北斗三号系统的基础服务可以为全球用户提供精度优于20ns的信号,更高精度的时间同步应用,需要如GNSS共视、全视、PPP或卫星双向时频传递等专用方法,成本高,并且需要专业维护,只适合小范围应用。在研究了各种高精度时间比对技术的基础上,基于国家授时中心的标准时间UTC(NTSC),提出了基于北斗卫星实时共视、实时全视和实时PPP多种技术互补融合的纳秒级全球授时方法。结合时延绝对标定与分段标定组合的设备时延标定,以及振荡器动态驯服等技术,建立了标准时间远程复现系统,由服务端和用户端两部分组成。服务端由国家授时中心维护,用户仅需要安装一台标准时间复现设备,并通过互联网或北斗短报文信道自动持续从服务端获取服务数据,即可在本地恢复出溯源至标准时间UTC(NTSC)的时间频率信号。系统可为全球用户提供与UTC(NTSC)偏差小于5ns的1PPS信号,以及万秒频率稳定度优于5×10^-13、相对频偏小于5×10^-14的10MHz信号,授时A类不确定度优于2ns。目前已经为多个行业提供服务。     

原子时系统主备钟同步技术研究

主钟系统作为原子时系统的重要组成部分，其运行状态直接关系到整个原子时系统的性能。为了提高系统的可靠性，建立备份主钟系统尤为必要。本文围绕原子时系统中的主备钟同步技术开展相关研究，建立了主备钟同步系统。通过分析原子钟性能，建立钟差模型；并根据钟差模型对备份主钟的频率进行驾驭调整，实现主备钟之间的时间频率一致性。通过调整，原子时系统的主备钟时差可实时保持在1ns以内，频率偏差实时保持在10E-15量级，为原子时系统的主备无缝切换奠定良好基础。     

基于升压匹配技术的射频铷灯发光研究

充有一定比例的铷原子和缓冲气体的射频无极灯可用于星载铷钟的量子态制备和态检测。因此，射频铷灯中不同成分物质的光谱特性将会直接影响量子态的泵浦效率。在实验室条件下，利用实验仪器搭建，可以自由改变射频激励功率和铷灯工作温度的谱灯发光实验平台，并首次利用升压匹配技术实现不同射频激励频率下的射频功率匹配。利用该实验平台可以便捷地研究灯泡工作温度、射频激励功率、射频激励频率等参数对铷灯发光强度的影响。[JP2]实验表明，随着射频灯泡工作温度的上升，铷原子的780nm和795nm谱线强度先上升后下降，而780nm和795nm谱线强度之比I780/I795先下降后上升。因此，稀有气体发光强度在窄温度区间内快速下降。射频功率对于射频铷灯内不同成分发光谱线强度的影响与温度类似，而射频激励频率对铷原子和稀有气体发光强度的影响并不明显。     

小数偏差产品质量评估及固定性能分析

为了评估不同小数偏差产品的数据质量和模糊度固定效果，比较了2016年全年的SGG FCB产品和CNES产品，结果表明两种产品具有很高的一致性，SGG FCB产品的数据完整性更好。应用两种产品进行精密单点定位(PPP)固定解的静态结果平面位置精度可以达到1 cm以内，高程位置精度可以达到1~2 cm，采用两种产品获得的PPP模糊度固定率十分接近，动态模式下处理静态数据的位置结果可以达到平面2~3 cm，高程5 cm以内的精度，两组固定解的位置误差结果差异不超过5 mm，模糊度固定成功率分别为92.37%和92.14%，两种小数偏差产品在23分钟左右完成首次固定，能够有效提高PPP的收敛速度。使用两种小数偏差产品得到的机载动态数据结果也非常相近。     

神经网络在导航卫星钟差预报中的应用CSCD

为提高导航卫星钟差预报精度,提出一种神经网络和多项式相结合的钟差预报方法,该方法在根据星载原子钟物理特性进行多项式模型预报后,采用神经网络对多项式模型预报误差进行建模,以实现导航卫星钟差预报精度补偿。为验证本文提出的预报模型的可行性和有效性,利用实测的COMPASS导航卫星钟差数据进行钟差预报精度分析,并与传统的多项式模型预报精度进行比较。结果表明:基于神经网络建立的组合预报模型能有效提高导航卫星钟差的预报精度。     

一个用于铷频率标准的放电管的改进铷消耗模型

铷放电管是铷光管原子频率标准的关键元件,这个频率标准用于NAVSTAR/GPS卫星并且将在未来的卫星中得到应用。管子的可靠性是个值得关心的问题,它的寿命是根据满足可靠性的因素来设计的,随着时间的增长,由于扩散到管壁的铷电荷逐渐减少。计算其消耗量C的公式为C=A B,在该等式中T为真空管的工作时间,B为系数,它与电荷的扩散有关并且由实验决定。A假定为实际瞬时反应过程的损耗,在我们的一些数据中,损耗的测量表明反应的完结是由时间决定的。我们发现它们之间的关系可以用两个常量来描述,A'和D,A'(1-exp(-DT),由动力学第一级反应推得,这样我们可以在有限的实验数据的基础上更好地预测铷的长期损耗。