一种用于测量世界时的方法技术

本发明专利技术提供了一种用于测量世界时的方法，在已知天文经、纬度的观测基墩上安装数字天顶望远镜观测恒星，根据天文定位原理解算得到测站的天文经、纬度，并与已知的天文经、纬度比较计算测站原子钟时间与UT1时间的偏差，调整原子钟输出时间，得到UT1时间信号。在非常时期(无法得到UTC时)测量得到UT1，以满足应用需要。本发明专利技术仅需外接一台可驾驭原子钟获取每张像片的拍摄时刻，不再依赖于GNSS接收机提供的UTC时间，在特殊时刻只需要在已知测站坐标的站点上架设仪器进行天文观测，即可快速获取UT1，设备结构简单，流动观测，通过观测可得到实时的测量结果。实时的测量结果。实时的测量结果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量世界时的方法


[0001]本专利技术涉及一种时间测量方法，属于天体测量学


技术介绍

[0002]UT1是地球自转角定义的时间量，是地球定向参数(Earth Orientation Parameters，EOP)的一部分，同时也是我国国家授时中心短波授时系统中一项重要的发播内容。地球定向参数(EOP)表示地球自转速率和自转轴的空间指向及其变化，是联系地心天球参考系(Geocentric Celestial Reference System，GCRS)和国际地球参考系(International Terrestrial Reference System，ITRS)的一项重要转换参数，由于地球自转速率受到潮汐、海洋、大气等因素的影响，使其变化速率不均匀，UT1参数无法通过模型进行长期高精度的预测，只能通过观测来获得。UT1数据服务是天体测量、大地测量、卫星导航定轨等领域所必须的基础服务。
[0003]目前，测量UT1的方式主要有卫星/月球激光测距(Satellite/Lunar Laser Ranging，SLR/LLR)、甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry，VLBI)、全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)以及数字天顶望远镜测量获取UT1参数。论文“基于多台站数字天顶筒的UT1测量系统”描述了UT1测量原理，通过测量得到测站的地方平恒星时，然后根据格林尼治平恒星时与测站的经度从而换算得到世界时UT1。
[0004]无论是基于无线电测量方式的GPS、VLBI和SLR/LLR技术还是基于光学测量的数字天顶望远镜(也叫数字天顶筒)测量UT1的方法都是以UTC为参考，测量UT1与UTC的差值(UT1
‑
UTC)，标记为DUT1，利用DUT1对UTC时间修正得到UT1，即UT1＝UTC+DUT1。目前UTC时间的维持是由各国合作机构提供的原子时进行处理得到的，如果在特殊情况下不能得到UTC时，就无法通过上述方法对UT1进行测量。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种用于测量世界时的方法，在已知天文经、纬度的观测基墩上安装数字天顶望远镜观测恒星，根据天文定位原理解算得到测站的天文经、纬度，并与已知的天文经、纬度比较计算测站原子钟时间与UT1时间的偏差，调整原子钟输出时间，得到UT1时间信号。在非常时期(无法得到UTC时)测量得到UT1，以满足应用需要。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0007]步骤一，在观测站坐标λ0、φ0已知的观测基墩上架设数字天顶望远镜；
[0008]步骤二，根据本地钟钟面时间为可驾驭原子钟设定一个初始时间值UT1
r
；利用数字天顶望远镜进行恒星CCD图像采集，提取星像和定心，并与工作星表中的恒星进行星像匹配，得到天顶点的坐标；根据观测瞬间数字天顶望远镜的倾斜改正值和相应历元的极移改正值，对天顶点的坐标改正后得到测站天顶点的天文经、纬度λ、
[0009]步骤三，解算得到的观测站天文经纬度λ、与观测站已知的坐标λ0、存在差值，差值包括极移的影响和测站原子钟初始UT1
r
的不准确影响；
[0010]对于只有一个观测站的情况，通过构建极移的预测模型来消除极移部分的影响，再求取设定测站钟时间的初始值UT1
r
与UT1时间的差值DT，通过原子钟控制系统驾驭调整原子钟的输出时间，此时，测站原子钟输出时间即为UT1；
[0011]对于观测站数目大于两个的情况，利用观测站观测得到的天文纬度，采用最小二乘求解极移值，消除极移对于测站坐标的影响，再求取设定的测站钟时间初始值UT1
r
与真实UT1的差值DT，通过原子钟控制系统驾驭调整原子钟的输出时间，此时，测站原子钟输出时间即UT1；
[0012]步骤四，继续观测求解测站坐标并与已知测站坐标进行对比，检查世界时UT1的准确性，若UT1求解不准确，重复步骤三再次求解差值DT，利用原子钟控制系统驾驭测站原子钟时间，进而输出UT1。
[0013]所述的步骤二对于只有一个观测站的情况，通过极移预测模型得到的相应历元的极移改正值；对于观测站数目大于两个的情况，通过最小二乘解算得到的相应历元的极移改正值。
[0014]所述的步骤三求取设定测站钟时间的初始值UT1
r
与UT1时间的差值DT，
[0015][0016][0017]本专利技术的有益效果是：
[0018](1)本专利技术仅需外接一台可驾驭原子钟获取每张像片的拍摄时刻，不再依赖于GNSS接收机提供的UTC时间。
[0019](2)已知观测站在协议地球坐标系中的坐标，观测得到观测站的坐标，能够快速确定测站原子钟时间与UT1时间的差值，根据差值利用原子钟控制系统驾驭调整测站原子钟时间，使原子钟输出UT1时间，以满足在非常时期(无法得到UTC时)的应用需求。
[0020](3)目前测量世界时UT1方法主要以VLBI、GNSS和数字天顶望远镜为主，VLBI要求使用大口径的射电天线，并需组织协调多测站联合观测，且数据量大需要专门的数据传输系统进行测站的相关处理，观测结果具有滞后性。GNSS测量由于卫星轨道的升交点赤经与UT1及测站经度再同一求解项，只能获得日长LOD(Length of Day,LOD)，无法获取UT1。数字天顶望远镜设备结构简单，易于建设、抗电磁干扰能力强，可快速获取测量结果。但上述测量的结果都是以UT1
‑
UTC的形式表示，为了获取UT1必须已知UTC。本专利技术提出的测量世界时的方法不再依赖于UTC，通过测量直接得到UT1，且测站原子钟经驾驭之后，可持续输出UT1时间。
[0021](4)本专利技术在现有数字天顶望远镜观测设备的基础上，外接一个测站原子钟和原子钟控制系统，在特殊时刻只需要在已知测站坐标的站点上架设仪器进行天文观测，即可快速获取UT1，设备结构简单，流动观测，通过观测可得到实时的测量结果。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的测量世界时UT1测量方法装置组成图；
[0023]图2是本专利技术的世界时UT1测量方法数据处理流程图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。
[0025]如图1所示，本专利技术所需的设备包括数字天顶望远镜、天文观测数据处理系统、可驾驭原子钟、原子钟控制系统和观测基墩，以测站原子钟时间为参考，利用安装在天文经、纬度已知的基墩上的数字天顶望远镜观测恒星，并依据天文定位原理解算测站的天文经、纬度，与已知的天文经、纬度比较，计算测站钟时间与UT1的相对偏差，据此调整原子钟的输出时间，实现UT1时间信号的产生。
[0026]所述的数字天顶望远镜用于观测恒星，获取测站天顶方向的恒星星象；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量世界时的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在观测站坐标λ0、φ0已知的观测基墩上架设数字天顶望远镜；步骤二，根据本地钟钟面时间为可驾驭原子钟设定一个初始时间值UT1
r
；利用数字天顶望远镜进行恒星CCD图像采集，提取星像和定心，并与工作星表中的恒星进行星像匹配，得到天顶点的坐标；根据观测瞬间数字天顶望远镜的倾斜改正值和相应历元的极移改正值，对天顶点的坐标改正后得到测站天顶点的天文经、纬度λ、步骤三，解算得到的观测站天文经纬度λ、与观测站已知的坐标λ0、存在差值，差值包括极移的影响和测站原子钟初始UT1
r
的不准确影响；对于只有一个观测站的情况，通过构建极移的预测模型来消除极移部分的影响，再求取设定测站钟时间的初始值UT1
r
与UT1时间的差值DT，通过原子钟控制系统驾驭调整原子钟的输出时间，此时，测站原子钟输出时间即为UT1；对于观测站数目大...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉平，魏飞，尹东山，王平利，乔海花，漆溢，刘娜，李变，张鹏飞，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：