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国家授时中心(原陕西天文台)是我国从事时间基础应用研究和技术研究的专业机构,四十多年来,国家授时中心一直承担着我国的标准时间和频率的产生、保持和发播任务,其中长短波授时系统是国家不可缺少的基础性工程和社会公益设施,并被列为由国家财政部专项经费支持的国家重大科学工程之一。国家授时中心为我国国民经济发展、国防建设、国家安全等诸多行业和部门提供了可靠的高精度的授时服务,基本满足了国家的需求。特别是为以国家的火箭、卫星发射为代表的航天技术领域、常规及战术、战略武器试()验做出了重要贡献。

为保障高精度的授时服务,国家授时中心时间频率基准实验室自成立以来,围绕高精度时间频率研究,在量子频标、守时理论与方法、时间频率测量与控制、时间传递、新的授时手段拓展以及用户时间系统终端研制等方面做了大量的基础与应用研究工作,取得了许多理论与技术成果,近五年来,承担国家纵向科研任务总经费1。01亿元,获得各类科技成果奖11项,公开发表论文200余篇(部分成果由于涉密不能发表),申请专利44项,申请软件著作权38项。

目前,国家授时中心时间频率基准实验室负责产生和保持的我国原子时TA(NTSC)和协调世界时UTC(NTSC)处于国际先进水平,并代表我国参加国际原子时合作。时间频率基准实验室和国内相关院所一起,初步构筑了我国的综合原子时体系,为国际社会、国家经济发展和国防建设做出了十分显著和不可替代的贡献。围绕着实验室的研究方向和目标,6年来,实验室在相关的各个研究方向都取得了重大成果,主要成果如下:

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建立了我国新的综合原子时系统。国家授时中心负责的我国综合原子时系统(JATC)200612月完成主钟系统建立、组网建设和JATC试算,并于20073月通过中科院组织的项目验收工作。系统由国内和港澳相关研究所组成,其中的关键技术如:远距离台站间的高精度同步比对、数据交换、综合原子时计算方法等都为构建国家层面的统一的时间系统积累了经验和技术。目前国家授时中心时频基准实验室建有JATC主钟系统,该系统与UTC(NTSC)系统互为参考和备份,两系统间实行定时内部比对,从而进一步提高了我国标准时间系统的可靠性。网络化的综合原子时系统结构也进一步提高了在非常时期我国标准时间服务系统的生存能力。

2原子钟钟速预测与噪声模拟研究取得了较好的成果。原子钟噪声模拟和钟速预测方法是原子钟性能分析与原子时算法研究的重要内容,时间频率基准实验室在此方面的研究一直处于国际前列,研究成果已发表在国内外刊物和会议上,受到了国际同行的关注。该研究成果已形成装备,并应用于国家大科学工程长短波授时系统时间基准的控制。

3星载钟研制方面,在国内率先开展了新一代-CPT Rb maser星载原子钟和POP Maser星载原子钟的研制。继意大利IEN之后,在国内首次获得了CPT Rb maserPOP Maser原子钟鉴频曲线,POP Maser原子钟实现闭环,为进一步工程化奠定了基础。

4基准守时型原子钟研制方面,Cs原子喷泉钟的主体结构已完成,研制成功拥有独立知识产权的9。2GHz低噪声频率综合器,其相位噪声性能居国际先进水平。

5前瞻性光频标研制方面,Sr冷原子样品制备技术取得突破,利用蓝色MOT实现Sr原子的一级冷却,其中,Sr原子束减慢技术和冷原子元素分离技术在国内居领先水平。

6精密时间频率测量方面,国内首家成功研制出双混频时差测量系统,近年来,采用数字化测量方法,成功的将测量精度提高到1E14量级,达到国际先进水平。

7在卫星导航系统时间频率校准方面,针对我国发展的需要和我国国情,提出并从工程上实现了虚拟星载原子钟,成功解决了转发式卫星导航系统中的时间频率校准问题,本项研究属于原创性发明。

8数字微波时间传输系统基于数字微波通信技术,利用卫星双向时间比对伪码扩频技术,完成了精密时间信号传递系统的建立,具有创新性。不但将时间传递精度由100ns提高到10ns以内,而且提高了时间传递的可靠性和抗干扰能力。

9在国内首家建立了完整的100km光纤传输实验平台,成功研制了时间编码解码器,时间频率调制解调器,多项技术获发明专利授权。2008年,在50km光纤传输实验平台上完成了10MHz频率和秒脉冲的传输实验。实验结果:50km传输时间延迟的稳定度:0.2ns。传输频率稳定度:4.60E-11/s1.79E-12/10s2。05E-13/100s,2。70E-14/1000s。其中,研制的时间间隔计数器测量精度(5ps)居国际领先水平。

10 共视时间传递接收机的研制水平国内领先,从定时精度上看,与国外产品相当,达到了国际先进水平。主要的创新体现在两个方面:1)可以同时用作实验室内部两钟的时间比对;2)可以兼任天线坐标的定位工作,无需外场站测定坐标,从而节约了大量测试费用。

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