Time scale algorithm based on cesium atomic fountain clock and optically pumped small cesium clocks
实现国家标准时间的自主可控在当前的国际形势下具有重要现实意义. 本文通过研究基于自研铯基准钟和国产光抽运守时小铯钟, 产生一个独立的、不依赖于外部参考的时间尺度. 具体做法是将铯基准钟作为频率参考, 用于预报光抽运守时小铯钟的频率漂移. 通过分析光抽运守时小铯钟的噪声特性, 建立了原子钟的状态方程, 基于Kalman滤波算法估计光抽运守时小铯钟的状态. 时间尺度的计算是基于原子钟的频率状态估计和频率漂移状态估计作为预报值, 通过权重算法实现. 研究了基于预测误差的权重算法和噪声特性的权重算法, 结果表明利用Kalman滤波状态估计的情况下, 基于预测误差的权重算法显著提升了独立时间尺度的准确度. 选用铯基准钟作为频率参考, 计算得到的独立时间尺度的准确度和长期稳定度明显优于时间尺度本身作为频率参考的情况. 以国际标准时间UTCr为参考得出独立时间尺度的准确度保持在15 ns以内. 取样间隔为1 d的频率稳定度为1.57×10<sup>–14</sup>, 取样间隔为15 d的频率稳定度为4.29×10<sup>–15</sup>, 取样间隔为30 d的频率稳定度为2.87×10<sup>–15</sup>. 可满足当前国家用时需求.
Authors
- Yu Zhang (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5734-0709)
- Dandan Liu (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5819-7825)
- Xiang Wang (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9629-3084)
- Dan Wu (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8732-5988)
- Shaowu Dong
- Dong Guo
- Wenjun Wu (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8368-1926)
- Huijie Song (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3060-2139)
- Wang Xinliang
Publication Details
- Journal
- Acta Physica Sinica
- Published
- 2025-01-01
- DOI
- https://doi.org/10.7498/aps.74.20250642
- Primary Topic
- Advanced Frequency and Time Standards
- Type
- article
- Field-Weighted Citation Impact
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