面向下一代世界时测量的大型光学陀螺技术

• 一种用于UT1测量的高精度光纤陀螺的混合去噪方法

  耿齐;王惜康;李变;高玉平;李孝辉;张首刚;

  大型光纤陀螺仪可以实时输出包含地球自转信息的数据，其中有用低频信号被大量噪声淹没，为解算得到高时间分辨率的世界时（UT1），需要分析噪声特性并研究噪声处理方法。通过对原始数据进行功率谱密度分析，结合高频噪声特点，针对性地设置截止频率，并利用巴特沃斯滤波器对数据进行初步处理，再结合经验模态分解(EMD)和累积标准化均值方法筛选信号中的混合项和信息项。利用奇异谱分析对混合项进行分解，依据Hurst指数筛选出其中的有效次分量，将其进行重构以完成对混合项的去噪，将去噪后的混合项、信息项和趋势项重构得到去噪信号。针对去噪信号存在的漂移问题，进一步分析了光纤陀螺仪数据和温度的关系，利用极限学习机模型进行了温度误差补偿。实验结果表明：所提出的方法和经典方法相比去噪效果更好，且去噪后数据的标准差更小，更具优越性。

  2025年04期 v.48 253-261页 [查看摘要][在线阅读][下载 703K]
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• 光纤陀螺保偏光路温度性能提升与评价技术

  刘元元;冯文帅;张晚琛;王惜康;王腾;

  光纤陀螺保偏光路的温度性能不但受到单个光学器件的影响，而且受到器件尾纤和保偏熔接点的影响。随着光纤陀螺精度不断提高，后者的影响逐渐显现。对器件尾纤提出了低应力处理技术，保证尾纤受外力小且均匀。对保偏熔接点提出了熔接参数精确调控技术，保证对轴角度小且熔接损耗低，从而提高保偏光路的温度性能。为了评价其温度性能，搭建了保偏光路温度测试系统，并给出了评价指标：全温零偏极差和补偿后零偏稳定性。实验结果表明，器件本身不变的情况下，对保偏光路的尾纤和熔接点进行优化处理，对比优化前后的评价指标，全温零偏极差降低了22%～60%，补偿后零偏稳定性提高了1.4～2倍。实验结果充分验证了，保偏光路尾纤低应力处理和熔接参数精确调控技术对保偏光路温度性能提升的有效性，为高精度光纤陀螺的生产提供指导意义。

  2025年04期 v.48 262-270页 [查看摘要][在线阅读][下载 2202K]
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• 基于大型环形光学干涉仪数据的地震监测分析

  韦红翱;郭文阁;王惜康;徐劲松;陈天恬;张立松;严文华;高玉平;张首刚;

  大型环形光学干涉仪是一种高精度传感器，在世界时精密测量，旋转地震波监测，地球物理学，大地测量学等领域有广阔的应用前景。报道了基于中国科学院国家授时中心蒲城大型环形光学干涉仪世界时观测基站获取的2025年宁夏银川、西藏定日、山西临汾及日本九州岛等地多起地震事件数据，对比分析了不同地质环境下地震波的传播特性。研究发现，地震波在不同地质环境中的传导速度和振幅衰减程度存在一定差异，地震波动会通过地基的振动对观测平台的稳定性产生干扰，导致测量噪声增加，对光学干涉仪世界时监测精度产生误差。研究结果不仅为后续基站的选址与环境结构设计提供了参考，同时环形光学干涉仪数据为地震监测和预警提供新的支撑。

  2025年04期 v.48 271-282页 [查看摘要][在线阅读][下载 868K]
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• 大型环形激光干涉仪及相关研究应用

  马卓辉;郭文阁;樊晓阳;刘展志;张立松;严文华;

  大型环形激光干涉仪是一种对旋转极其敏感的干涉仪器，其原理基于Sagnac效应，是可以连续测量地球自转角速度的仪器。以G-ring、GINGERINO、GINGER、Hust系列等代表性项目综述了近年来国内外大型环形激光干涉仪的发展现状，同时介绍了大型环形激光干涉仪在世界时测量、旋转地震学、大地测量学、基础物理学的相关应用。此外还从比例因子的校正、多角光束准直、光学频率梳稳频等技术分析了其如何影响大型环形激光干涉仪的工作。最后分析大型环形激光干涉仪未来发展的方向和存在的挑战。随着大型环形激光干涉仪机械稳定性的提高，配合噪声抑制技术、光学镀膜技术的发展以及结构上的创新，其灵敏度将不断提高，从而推动大型环形激光干涉仪迈向新的高度。

  2025年04期 v.48 283-298页 [查看摘要][在线阅读][下载 1265K]
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• 基于神经网络的环形光学干涉仪倾斜误差补偿研究

  陈天恬;郭文阁;刘文豪;张立松;严文华;高玉平;张首刚;

  大型环形光学干涉仪在地球自转测量、旋转地震波监测等研究领域有重要应用。其测量精度受到多种环境因素的影响，其中环形光学谐振腔法向与水平面倾角的微小变化会引入Sagnac频率偏差，导致大型光学干涉仪的稳定性变差。提出了一种基于反向传播（back propagation,BP）神经网络的环形光学干涉仪倾斜误差补偿算法，对临潼和蒲城两个实验室采集的倾角和大型光学干涉仪输出Sagnac频差数据处理，建立了南北方向倾角与Sagnac频差的非线性关系。实验结果表明，BP神经网络通过对倾角-Sagnac频率数据的学习，能够有效预测并补偿由于倾角变化引起的环形光学干涉仪的测量误差。该方法表现出良好的泛化能力和误差补偿效果，为环形光学干涉仪地球自转角速度的精确测量提供了有力支持。

  2025年04期 v.48 299-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 1350K]
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基准·系统·信号

• 基于温度漂移补偿的原子钟性能优化技术研究

  孙文龙;史丰丰;王骥;苏牡丹;徐金锋;李国俊;付桂涛;赵润;王丽亚;

  针对铯原子钟与氢原子钟在宽温域环境下频率稳定性不足的问题，首次提出基于多物理场耦合建模的温度漂移补偿方法。通过理论分析热膨胀、多普勒效应及磁场温变耦合机制，建立线性回归补偿模型，并设计实时反馈控制系统。实验表明：国产铯原子钟温度系数由3.28×10~(-14)/℃优化至4.9×10~(-15)/℃，补偿效率达85.1%；国产氢原子钟温度系数由3.24×10~(-14)/℃降低至9.3×10~(-15)/℃，补偿效率达71.3%。本方法突破了传统恒温控温技术限制，为高精度原子频标的环境适应性优化提供了新范式。

  2025年04期 v.48 308-316页 [查看摘要][在线阅读][下载 725K]
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• 基于短基线干涉相时延测量的卫星无源测轨系统设计与性能分析

  郭轶豪;韦沛;杨旭海;吴元伟;刘佳;马浪明;

  卫星轨道的精密确定是人造卫星应用研究的基础，现有的主流轨道测定方法各有局限性：统一S波段系统（USB）、卫星激光测距（SLR）、以及直发式测距技术在相应的应用场景上表现优异，但均无法满足任意卫星的轨道测定需求。基于卫星转发信号的轨道确定技术（ODTT）虽可用于大部分通信卫星，但需要卫星具备透明转发器；甚长基线干涉（VLBI）可观测任意下发射电信号的卫星，但实时性较差。短基线干涉测量也是基于射电信号的干涉测量技术，但相较于VLBI，一方面具备运维简单、实时性好的优势，另一方面通过高精度的相时延观测保证系统测量性能。因此，短基线干涉测量系统成为一种潜在无源卫星实时高精度轨道测定的解决方案。针对地球静止轨道（GEO）卫星，基于短基线干涉测量技术，设计并建立了三天线布局的增强轨道测定系统，开展了相关试验。试验证明，该系统在C波段的观测精度可达皮秒量级，X波段的观测精度可达亚皮秒量级，同时具备实时、简便、稳定的优点，特别适用于GEO卫星的运动状态监测、长期管理及无线电监测等应用领域。

  2025年04期 v.48 317-328页 [查看摘要][在线阅读][下载 4547K]
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• 多指标约束的伪随机序列优选方法

  张傲;何在民;广伟;张池;夏婷;邓雪;薛文祥;

  直接序列扩频(DSSS）通过将数据与伪随机序列进行调制，从而实现数据频谱的扩展。伪随机序列性能影响系统的抗干扰能力、用户容量、同步速度、误码率及安全性，是通信与导航系统设计的核心要素之一。针对伪随机序列的平衡性、随机性、复杂度以及自/互相关性等核心指标，提出以双极性累加、扑克检验与Lempel-Ziv复杂度为约束的伪随机序列优选方法，并以自/互相关旁瓣峰值与均方根值为准则判断序列相关性能的优劣。通过Gold序列和Weil序列验证了所提优选方法的有效性，为伪随机序列的优选提供一种新的途径。

  2025年04期 v.48 329-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 725K]
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• 序言

  严文华;

  <正>国家标准时间(北京时间),是由国家授时中心产生和发播的,全国统一使用的标准时间,支撑着经济社会的运行和发展,保障着国家安全。时间包括时间间隔和时刻。通过原子钟测量获得的原子时,具有极高的均匀性,用于确定时间间隔;通过地球自转测量获得的世界时,与地球自转相关,用于确定时刻;协调世界时(UTC)作为全球统一标准时间,是原子时与世界时协调的产物:它以原子时秒长为基础,通过闰秒调整,使其时刻与世界时保持接近。世界时反映地球在空间的运动姿态,包含地球自转角、地球自转轴指向,是北斗系统、太空态势感知等国家重大任务的必需参数,也是支撑地球科学等相关基础研究的重要参数。当前,高精度世界时测量以甚长基线干涉(VLBI)为代表手段,利用大口径天线组网联测地球相对遥远星体的姿态变化解算获得世界时,存在易被打击、易受干扰、易被网络攻击、测量频次低的问题。要解决世界时测量安全性弱、实时性欠佳的问题,必须发展新的测量技术。

  2025年04期 v.48 251-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 5342K]
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• 《时间频率学报》征稿简则

  <正>1宗旨和沿革《时间频率学报》是中国科学院国家授时中心主办的学术、技术应用类刊物。本刊刊载时间频率科学及相关方面的理论和应用研究、技术与方法的成果与进展、专题评述等。《时间频率学报》的前身为创刊于1978年的《陕西天文台台刊》，2003年更名为现刊，为季刊。2来稿要求和注意事项1）来稿应论点明确、论据充分、数据可靠、逻辑严谨、表述确切、图表清晰。2）来稿篇幅（包括图表和中外文摘要）字数以不超过8000字为宜。稿件中要包含英文标题、作者工作单位英文译名、作者姓名汉语拼音、中英文关键词和英文摘要。凡是基金支持的论文，请注明基金项目名称和项目编号。请使用中华人民共和国法定计量单位。

  2025年04期 v.48 339页 [查看摘要][在线阅读][下载 102K]
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