本文關鍵詞：脈沖星計時模型和自轉(zhuǎn)穩(wěn)定性研究

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【摘要】：脈沖星計時是研究時間科學、中子星物理、星際介質(zhì)及雙星系統(tǒng)等領域的重要手段之一。在天文學上,脈沖星計時觀測獲得許多重大的科學發(fā)現(xiàn),引力波探測對脈沖星計時精度提出了更高的要求。毫秒脈沖星的自轉(zhuǎn)頻率穩(wěn)定度可達10 ?1 9 ~10?2 1s/s,被譽為當前自然界最穩(wěn)定的天文鐘。論文對脈沖星計時模型和自轉(zhuǎn)穩(wěn)定性進行了研究,主要內(nèi)容包括脈沖星計時的相對論建模、脈沖TOA分析模型以及脈沖星自轉(zhuǎn)穩(wěn)定度分析等。 主要工作如下: 1.在討論脈沖星計時觀測的牛頓與相對論理論的基礎上,闡述了計時觀測的相對論建模過程。 2.在考慮太陽及地球二階后牛頓效應的情況下,推導了地球原時與太陽系坐標時的高精度轉(zhuǎn)換公式,使用脈沖星信號傳播的零測地線方程得到脈沖星信號到達時間公式,并討論各種效應的影響量級。詳細分析了脈沖星計時方程與VLBI時延公式的差異。 3.分析了脈沖星信號從輻射源至接收機傳播全過程的各種計時效應,建立1ns精度的TOA分析模型。使用Tempo2軟件對PSR J0437-4715的觀測數(shù)據(jù)進行處理,得到脈沖星計時模型參數(shù),并估計了各種時延效應大小。計時模型的主要誤差包括TOA的分析模型誤差,星際色散延遲誤差,脈沖星自轉(zhuǎn)不穩(wěn)定等。 4.闡述了高精度脈沖星計時的測量模型。介紹了脈沖星計時噪聲的估計方法,通過計算得出當前毫秒脈沖星的計時噪聲水平影響引力波背景輻射對TOA攝動的發(fā)現(xiàn)。論述了TOA攝動中各種計時效應的影響,分析了計時效應中白噪聲項對脈沖星計時觀測的影響�？偨Y(jié)了減弱各種計時效應引起計時觀測誤差的方法。 5.分析得出極其穩(wěn)定的脈沖星自轉(zhuǎn)頻率是脈沖星相關應用(脈沖星導航或授時)的基礎。用位置精確測定的且自轉(zhuǎn)頻率穩(wěn)定的脈沖星定義時空基準,可實現(xiàn)更大區(qū)域的導航。通過對脈沖星時間尺度預報分析,得出脈沖相位模型在參考歷元附近時間預報精度較高,而遠離參考歷元時,精度會逐漸降低。建議在脈沖星導航及授時中,采用最新的脈沖星計時模型參數(shù)。 6.分析比較了原子時與脈沖星時的穩(wěn)定特性。原子時鐘穩(wěn)定性主要受內(nèi)部噪聲的影響,而脈沖星時的最大噪聲來源于自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性,其穩(wěn)定度一般使用? z方法估計。研究表明,在較短時間跨度內(nèi),原子時穩(wěn)定度好于脈沖星時,而在長時間尺度(如1年以上)上,脈沖星時間尺度穩(wěn)定度好于原子時。并且由多個脈沖星時構成的綜合脈沖星時可較好地消除共同誤差的影響,從而提高了脈沖星時間標準的精度。
【學位授予單位】：解放軍信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P145.6

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本文編號：1295200