面向综合定位导航授时系统的天地基脉冲星时间研究

摘要：

中国综合定位导航授时(positioning navigation timing,PNT)体系是以北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)为核心的多源信息融合系统,高精度的毫秒脉冲星计时能够增强BDS时间基准的长期稳定性,并能维持未来深空用户的时间基准.本文提出了一种改善BDS时间基准长期稳定性的脉冲星时地面服务系统,概述了该系统的初步设计与功能,同时研究了天地基脉冲星时建立方法,利用3颗毫秒脉冲星的国际脉冲星计时阵(international pulsar timing array,IPTA)地面射电、"中子星内部成分探测器"(neutron star interior composition explorer,NICER)空间X射线计时数据以及500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)模拟数据,分析了天地基脉冲星时的稳定性.研究结果表明,基于IPTA数据的PSR J0437-4715地基脉冲星时的年稳定度为3.30×10-14,10年的稳定度为1.23×10-15.脉冲星红噪声会降低脉冲星时稳定性,PSR J1939+2134地基脉冲星时的年稳定度为6.51×10-12.同时研究发现脉冲到达时间(time of arrival,TOA)的精度是制约天基脉冲星时稳定性的重要因素,基于NICER空间X射线计时数据的PSR J1824-2452A天基脉冲星时年稳定度为1.36×10-13.最后模拟分析了FAST将来对脉冲星时的贡献,在不考虑红噪声的影响下,基于FAST的PSR J1939+2134地基脉冲星时的年稳定度为2.55×10-15,10年稳定度为1.39×10-16,20年稳定度为5.08×10-17,显示了FAST强大的脉冲星观测能力.FAST计时观测将有力地提升中国地基脉冲星时系统建设水平,也能增强中国综合PNT系统时间基准的长期稳定性.

关键词：定位导航授时、脉冲星时、原子时、脉冲到达时间

所属期刊栏目：70

分类号：TN967.1;P127.1;P228.4

资助基金：国家重点基础研究发展计划（973计划）;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;安徽省高等学校省级自然科学研究项目;博士启动基金;国家社会科学基金;资助的课题

在线出版日期：2021-07-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：465-477