[发明专利]一种月基脉冲星时间基准生成系统有效

专利信息
申请号: 201911036131.4 申请日: 2019-10-29
公开(公告)号: CN110780583B 公开(公告)日: 2021-09-10
发明(设计)人: 平劲松;王兆瑞;张辰东;李文潇;王明远 申请(专利权)人: 中国科学院国家天文台
主分类号: G04F5/00 分类号: G04F5/00;G04F5/14
代理公司: 北京律谱知识产权代理事务所(普通合伙) 11457 代理人: 孙红颖
地址: 100012 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 脉冲 时间 基准 生成 系统
【权利要求书】:

1.一种月基脉冲星时间基准生成系统,其特征在于,该系统放置于月球表面,该系统包括:月基X射线脉冲星观测设备、原子钟组、时间数据融合设备;其中,

所述月基X射线脉冲星观测设备用于采集记录X射线脉冲星的脉冲到达时刻,并将其转换为脉冲星时;所述原子钟组用于提供原子钟时;所述时间数据融合设备用于将脉冲星时与原子钟时进行组合,生成月基脉冲星时间基准;

其中,所述时间数据融合设备将脉冲星时与原子钟时进行组合包括:首先,接收多个脉冲星时和多个原子钟时数据,将这些数据分别进行采样噪声预处理、滤波,再将脉冲星时数据做采样率均匀化;接着,将两种时间尺度转化到相同的参考尺度;然后对脉冲星时数据与原子钟时数据中的跳变值与异常值进行处理,包括一旦发现有跳变值或异常值,用上一时刻的预测值替代这一时刻的输入;再接着,计算不同源的艾伦方差,根据方差定义不同源的权重,再进行权重方程平滑,从而利用脉冲星时实现对原子钟的长期钟差进行校正;再然后,以相位、频率以及频率漂移作为状态向量进行卡尔曼滤波,得到组合时间尺度;每次滤波后对组合时和脉冲星时之差进行校准反馈;最后,去除常数频漂,输出组合时间,即月基脉冲星时间基准。

2.根据权利要求1所述的月基脉冲星时间基准生成系统,其特征在于,所述月基X射线脉冲星观测设备包括:X射线光子探头、光子信息采集子系统、能源子系统、TOA数据处理子系统、脉冲星时转换模块;其中,

所述X射线光子探头用于聚焦收集脉冲星微弱光子信号,然后对所收集的微弱光子信号做光电转换、信号提取及滤波成形,得到两路光子信号;

所述光子信息采集子系统对一路光子信号做时间标记处理,并进行数字化采集,对另一路光子信号通过时标甄别判断,采集得到光子能量信息;由所述光子能量信息与带时间标记的光子信号生成X射线光子到达时间序列;

所述TOA数据处理子系统用于对所述X射线光子到达时间序列的预处理、大尺度时空转换、轮廓折叠和与标准轮廓比对,输出脉冲到达时间TOA;

所述脉冲星时转换模块用于将脉冲到达时间转换为脉冲星时;

所述能源子系统用于实现对整个月基X射线脉冲星观测设备的供电。

3.根据权利要求2所述的月基脉冲星时间基准生成系统,其特征在于,所述对所述X射线光子到达时间序列的预处理包括:将输入的X射线光子到达时间序列进行数据解码,对各个时段光子个数进行统计,如果某一时段光子数量剧增,去掉该段数据,将筛选后的数据作为最终的光子序列。

4.根据权利要求2所述的月基脉冲星时间基准生成系统,其特征在于,所述大尺度时空转换包括:调用太阳系星历表和脉冲星数据库,将X射线光子到达时间序列进行包括Roemer延时和Shapiro延时的时间变换,从而将X射线光子到达时间由探测器本体坐标系下的原子钟记录时转换为太阳系质心坐标下的质心坐标时。

5.根据权利要求2所述的月基脉冲星时间基准生成系统,其特征在于,所述轮廓折叠和与标准轮廓比对包括:将所有光子按照单个光子到达时间进行对齐排列,通过历元折叠得到脉冲轮廓,然后采用互相关法,将折叠所得到的脉冲轮廓与标准脉冲轮廓进行比对,得到脉冲到达时间TOA。

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