[发明专利]基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统和方法

权利要求书

1.一种基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统，其特征在于，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的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；

其中，首先使用FAST望远镜观测多颗自转稳定的脉冲星，脉冲星测时模块获得其辐射中的脉冲到达地球时的本地原子钟的示数；脉冲到达时间的本地原子钟的示数及其误差记为t_FAST,k,M,n与σ_FAST,k,M,n，意为FAST望远镜对脉冲星k第n次观测使用星历参数模型M计算得到的脉冲到达读数时间与误差；

使用已知的脉冲星模型计算每颗脉冲星脉冲到达地球的理论时间，计算理论时间与计算得到的本地原子钟的示数的差值；根据该脉冲星当前的转动模型与所有观测结果可以计算预测该脉冲星第n次观测与第n+1次观测之间，即下一次观测之前理论时间与原子钟示数的差值与误差，记为δt_FAST,k,M,n与δσ_FAST,k,M,n；δt_FAST,k,M,n的表达式为：

其中，a_k,M,n、y_k,M,n与C_k,M,n是通过拟合确定的系数，t_PSR为脉冲星时间，公式中高阶项的使用是为了保证时间频率的连续性；

使用多颗脉冲星到达地球时的本地原子钟的示数的时间差值δt_FAST,k,M,n进行加权平均，该平均值δt_FT,n与本地原子钟的示数之和为脉冲星自由时间；此平均值的计算方式为：

其中，w_k为每颗脉冲星的权重；权重初始值可设置为然后进行如下调整：为了保证时间不被低噪声脉冲星所主导，权重w_k设置上限，归一化的权重不超过4/N，其中N为脉冲星钟系统中的脉冲星总数；测时结果发生大变化的奇异值将被舍弃，即权重置零；测时结果与脉冲星时间之差的Allan方差分析中出现异常的脉冲星的权重也将置零；

使用时间频率精度极高的本地原子钟的示数频率基准校正脉冲星自由时间，使时间频率符合国际单位制的标准，得到脉冲星时间；由于国际单位制以铯原子钟基态超精细结构的振荡频率定义秒单位，而脉冲星转动频率与原子震荡之间并不具备天然关联，因此需要使用本地原子钟的示数频率基准对上一步计算出的时间差δt_FT,n进行进一步校准，校准后的时间差与本地原子钟的示数之和即为基于FAST脉冲星观测的脉冲星时间。

2.根据权利要求1所述的基于FAST脉冲星观测的脉冲星钟系统，其特征在于，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。