[发明专利]基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统和方法

说明书

本发明公开了一种基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统和方法，所述系统包含脉冲星测时模块、时频驾驭模块与授时模块；其中，所述脉冲星测时模块基于脉冲星数据处理程序获得脉冲星自由时间；所述时频驾驭模块利用脉冲星自由时间与本地原子钟示数的差值在输出端进行时频驾驭，并进行输出脉冲星时间；所述授时模块使用分别基于网络和导航卫星系统的方式发布脉冲星时间。通过本系统和方法获得的脉冲星时间具有极高的准确性、稳定性和极高的精度。

技术领域

本发明涉及天文及计算机通信领域，具体涉及一种基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统和方法。

背景技术

目前，前沿科技对时间精度的要求越来越高，行星际探测、载人航天等技术的发展都需要一个长时间精确的高精度时间标准。当前公认最精确的时频标准为国际原子时，其时间依赖上百台原子钟数据的综合处理结果，其测时精度可达3×10^-16，然而这一结果的长时间稳定度不足，且不同的钟之间进行对时时误差较大。

脉冲星是一种快速旋转并具有强磁场的中子星。除了具有超高密度、超强磁场和超高温度等极端物理特性外，最明显和最突出的是它的超高稳定的时间特征。所以，脉冲星被称为极端物理条件下天然的太空实验室和自然界最稳定的天文钟。科学界提出了利用脉冲星计时的设想，使用毫秒级脉冲星来计时的方法被称为毫秒脉冲星计时(MSPT)。

银河系中的脉冲星转动非常稳定，可以作为时间标准，其长时间的测时稳定度可以媲美甚至超过原子钟。可基于脉冲星的转动构建时间稳定度极高的脉冲星钟系统。FAST是目前世界上最大的单口径射电望远镜，在脉冲星测时方面具有无与伦比的优势。利用其对脉冲星进行测时观测，可以得到精度最高的脉冲星时间标准。

脉冲星钟的建立和实施对时间计量学科的开拓和发展，在评价、检验、校正、改进原子时的长期稳定度，建立两种时间尺度联接关系研究等方面，有重要的理论和实践意义。它的拓展将激励天文学各分支学科，空间电子学，空间通信，X射线的自主导航、定位、深空探测、引力波天文学等学科的发展，乃至对于国家安全，均有重大的战略意义。

观测数据的质量直接影响计时精度，采用的小型的射电天线进行观测的情况下，由于观测质量较差，导致计时精度、准确性和稳定性不够。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明构建一套基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统和方法，以解决由于观测质量较差造成的计时精度较低、准确性和稳定性较差的技术问题。

基于上述目的，本发明提供一种基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统，所述系统包含脉冲星测时模块、时频驾驭模块与授时模块；其中，

所述脉冲星测时模块基于脉冲星数据处理程序获得脉冲星自由时间；

所述时频驾驭模块利用脉冲星自由时间与本地原子钟示数的差值在输出端进行时频驾驭，并进行输出脉冲星时间；

所述授时模块使用分别基于网络和导航卫星系统的方式发布脉冲星时间。

进一步，所述脉冲星测时模块包含脉冲星数据折叠消色散、定标、测时及模型分析。

另一方面，本发明提供一种实现基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统的方法，包括以下步骤：

S1.将脉冲星时间的初始基准确定为与地球时的国际计量局实现TT(BIPM)一致；

S2.确定脉冲星钟系统中使用的脉冲星及其模型；

S3.观测脉冲星并确定脉冲到达地球时的本地原子钟示数；

S4.通过脉冲星模型与该次观测结果预测脉冲星自由时间与本地钟之差；

S5.通过本地时间频率基准或国际计量局提供的CircularT中的初级/次级频率标准PFS/SFS将脉冲星自由时间修正为脉冲星时间；