针对星地激光单向授时受大气色散影响而产生授时偏差的问题，利用气象实测数据建立大气折射率对星地激光单向授时偏差的影响模型。以该模型为基础，分别研究了单星对地授时和四星对地授时模式下，不同地区、不同月份、不同天顶角和激光波长对大气色散引入的单向授时偏差的量值范围和变化规律。结果表明：大气温度越高，大气压强越低，接收天顶角越小，大气色散引入的单向授时偏差越小；星地单向授时偏差在10 ns量级，通常大气色散导致授时偏差的全年波动峰峰值小于1 ns。

卫星授时技术受经典无线电信号测量精度限制，授时精度仅能够达到纳秒量级。本文提出一种基于微波-光波纠缠信号的卫星授时方案，通过腔电光力转换器将微波信号的远距离传输优势与光波信号单光子探测优势有效结合，并利用相共轭处理器解算相位差大小，从而计算出精确的时差信息。经过理论分析和仿真，证明了即使量子信号在低纠缠程度情况下，所提方案可将卫星授时精度提高至皮秒量级。

罗兰C系统受原子钟以及经典无线电信号测量精度的影响,难以为用户提供高精度授时。提出了一种基于杂化微波-光纠缠的罗兰C系统授时方案,通过腔电光力转换器制备纠缠微波-光信号,并利用纠缠信号的二阶相干函数得到信号传播时间,根据授时时序关系修正用户本地钟时刻并完成授时。仿真分析了腔电光力转换器的参数对授时精度的影响。所提方案在理论上实现了对罗兰C系统授时精度的提高,在抗压制干扰、欺骗干扰等方面都具有一定优势。

依据光纤折射率温变效应,得出了单向链路和往返双纤链路中单波长信号时延波动与双波长信号时延差波动的比值相等的理论模型,进而提出了与现有光纤通信网络兼容的双纤单向传输授时方法,仿真研究了双波长信号时延差波动和比值随波长和温度的变化规律。搭建了75 km双纤单向链路的延时测量平台,对比值相等模型进行了实验研究。实验结果表明:传输50 km后在终端站得到的比值为-266.9,时间信号经75 km双纤往返传输回本地站后得到的比值为-256.4,推算得出单向传输时延波动的理论与实际值相差520 ps。仿真和实验结果验证了基于双纤单向传输的授时方法的可行性。

基于光纤传输的时频同步技术具有高精度、高稳定性和低损耗的优点。近年来光纤时频同步技术发展迅速,新方法、新技术和新应用不断涌现,具有很强的**应用需求和民用推广前景,系统梳理其发展现状、客观审视其未来发展趋势很有必要。在明确光纤时频同步技术原理与技术特点的基础上,分别介绍了光纤时间同步、频率同步、网络化同步等主要技术的现状,指出地基时频网络建设的重难点。对制约光纤时频同步技术实用化的问题进行了分析,认为商用网络中的远距离高精度传递是限制光纤时频同步技术的难点,也是后续研究需要重点解决的问题。

基于多相位屏原理并利用功率谱反演法,建立了光强闪烁对脉冲到达时刻抖动的影响模型,仿真研究了不同接收孔径和不同传输距离条件下脉冲到达时刻抖动的变化规律。仿真结果表明:在孔径接收条件下,脉冲到达时刻抖动呈正偏态分布;采用大孔径接收天线可有效抑制脉冲到达时刻的抖动;与近地端相比,传输距离的变化对远地端脉冲到达时刻抖动的影响较小。搭建了大气湍流引起的脉冲到达时刻抖动的实验平台,采集了经过湍流信道传播的秒脉冲波形,利用门限检测法确定了脉冲到达时刻。实验结果表明,脉冲到达时刻抖动分布与理论分析结果相符。

针对双波长空间激光授时系统受大气折射率分布的影响而产生授时偏差的问题,利用实测气象数据建立了大气折射率分布对授时偏差的影响模型。以该模型为基础分别仿真研究了在地面终端捕获模式和星上终端捕获模式下双向链路不对称时延差和收发终端位置偏差随不同地区、不同月份和不同天顶角的变化规律。结果表明:大气压强越低,大气温度越高,不对称时延差和收发终端位置偏差越小;星上终端捕获模式下的授时偏差达到百皮秒量级;地面终端捕获模式下的授时偏差达到纳秒量级,通过进一步双向精密对准可将其减少到十皮秒量级。在卫星过顶时间内,不对称时延差和收发终端位置偏差随天顶角的变化而变化,并且存在地面终端地理位置的差异,需实时校正并消除不对称时延差和收发终端位置偏差。

在微型定位、导航、授时(Micro-PNT)系统中,芯片原子钟(CSAC)作为微型时钟模块的核心,其发展关乎到Micro-PNT系统的定位精度与授时能力。原子气室作为芯片原子钟的“心脏”,其制备工艺直接决定着原子钟的体积、稳定度与功耗等多项性能指标。随着原子钟功耗的降低与体积的减小,加工制造出与之相适应的微型原子气室势在必行。从玻璃吹制法与微电子机械系统(MEMS)超精细加工法两个方面介绍了原子气室的加工工艺,综述了其研究进展,并分析了目前微型原子气室在制备工艺中存在的不足,对未来原子气室制备工艺的进一步优化具有一定的参考作用。

激光编码是激光半主动制导**抵抗激光诱偏干扰的重要措施, 现有激光编码具有一定的规律性, 很容易被干扰系统所识别破解, 而使激光半主动制导**受到威胁。为此, 提出了一种基于绝对精确时间控制的激光脉冲激光编码方法。首先利用北斗授时系统对激光编码端授时, 以此得到精确时刻, 以绝对精确整秒时刻为参数, 根据编码基频大小, 按照编码函数一次产生当前时刻所需数量的脉冲时间间隔; 然后在后续时刻利用定时器在预产生的时间间隔处产生脉冲信号, 并控制脉冲宽度; 最后对该编码方法的有效性进行了仿真实验和实际实验验证。实验结果表明, 授时精度20 ns, 脉冲编码精度优于30 ns。该编码最大的特点是各编码脉冲时间间隔各不相同, 无任何规律和周期, 是一种准随机分布编码, 而且编码函数运算量小, 易于实现, 具有较强的抗解码能力。

分析了光纤时间传递中Sagnac效应产生的原因，详细推导了地球表面任意两点间Sagnac效应授时误差的计算公式，仿真研究了Sagnac 效应对光纤时间传递精度的影响。结果表明，Sagnac效应授时误差取决于光纤的纬度及其轨迹，当进行长距离时间传递时其误差值可能达到纳秒量级，必须对Sagnac效应进行精确的时延补偿或校准。