基于脉冲星序号规则的时间统一方法和时间用户系统与流程

1.本技术实施例涉及时间计量技术，尤其涉及一种基于脉冲星序号规则的时间统一方法和时间用户系统。

背景技术：

2.中国科协选出了2021年度十大前沿科学问题，其中“地球以外有统一的时间规则吗？”认为地球上的时间规则不能适用于浩瀚的宇宙空间，并且提出了空间守时系统是建立在太阳系质心坐标系上用原子钟复现原时且用脉冲星复现坐标时的统一时间的方法。发表于《电子测量与仪器学报》(2021年4月)的论文“空间守时系统概念研究”(doi:10.13382/j.jemi.b2104152)，以及发明名称为“广域空间内统一时间的方法和空间守时系统”、公开号为cn111665709a、公布日期为2020年9月15日的中国发明专利申请详细阐述了空间守时系统的原理和实现方法，但是没有进一步说明如何约定脉冲星的初始历元，又如何基于脉冲星的序号规则实现不同空间守时子系统之间的时间统一，也没涉及时间规则如何被用户使用的问题。
3.因相对论效应影响，同时性仅在同一个坐标系内有定义，不同坐标系之间没有同时性，就不能直接比较原时。若要统一时间，就必须先择共同的坐标系，即广域惯性坐标系，广域惯性坐标系的原点和无穷远点上的时间就是全域内统一时间的基础，脉冲星发出的脉冲信号被看作无穷远的坐标时信号。如何利用遥远的脉冲信号实现整个引力势范围内(或称“全域内”)的时间统一，就是目前需要解决的问题。目前脉冲星观测技术，包括地面射电天文观测和航天器上采用x射线探测器观测，即可选择脉冲周期稳定的脉冲星作为时间频率参考标准。但是如何让两个不同局域坐标系上的观者(或称为守时子系统)实现基于脉冲星的时间统一，尚没有前期可以借鉴的技术方案。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供一种基于脉冲星序号规则的统一时间的方法和时间用户系统。
5.根据本技术的第一方面，提供一种基于脉冲星序号规则的统一时间的方法，包括：
6.在惯性参考系中，创建广域惯性坐标系，将其引力势范围内(或称全域内) 全部质量的质心设为坐标原点，以下简称为“广点”；其中，所述广域惯性坐标系内的观者至少包括空间守时子系统和时间用户系统；所述广点是所有观者的空间参考点，所述广点处的引力势为零，所述广点处的观者速度为零；处于所述广点处的观者为广点观者；对于所有观者而言，所述广点观者接收的脉冲星脉冲信号及对应的脉冲星具有以下的稳定特征：脉冲星方位、脉冲周期和脉冲轮廓；
7.为多颗脉冲星约定一致的初始历元，满足脉冲星序号规则的一致性要求；所述一致性要求为基于所述初始历元，对于同一颗脉冲星的相同序号的脉冲信号，在由不同的观者测量的情况下，换算成所述广点观者的视角的到达所述广点的时间都是相同的；
8.所述空间守时子系统广播脉冲序号信息，在一个脉冲周期的时空跨度内传递所述初始历元，或继承已有空间守时子系统约定的初始历元；
9.根据所述脉冲序号信息，实施空间守时子系统的反馈调整机制。
10.作为一种实现方式，所述广点观者接收的脉冲星脉冲信号及对应的脉冲星具有以下的稳定特征：脉冲星方位、脉冲周期和脉冲轮廓，包括：
11.所述脉冲星方位是方位认同或约定方位；所述脉冲周期是周期认同或约定周期；所述脉冲轮廓是脉冲轮廓认同或约定轮廓；
12.其中，某一脉冲星的方位是指在所述广域惯性坐标系内的角坐标向量，是被所有观者一致认同的；所述角坐标向量的单位向量与观者的坐标的点积得到观者在所述某一脉冲星方位上的投影距离；其中，点积是一种向量运算规则；从所述广点指向所述某一脉冲星的方向上，脉冲信号以平面电磁波的形式掠过或到达观者，也掠过或到达所述广点，观者与所述广点在此方向上的投影距离，与同一脉冲信号的平面电磁波相继掠过观者和所述广点的坐标时时间差符合二维时空关系，即δt＝d/c，其中，δt为坐标时表达的时间差，单位为国际单位制 si秒；d为观者在所述某一脉冲星方向的投影距离，单位为si米；c为光速。
13.作为一种实现方式，所述多颗脉冲星的脉冲周期具有集合稳定性，其中，脉冲周期的集合稳定判据，包括：
14.所约定的多颗脉冲星的脉冲周期，对于所有观者而言是一致认同的集合稳定的常数，单位为si秒；所述集合稳定是指从所述广点观者接收到的多颗脉冲星的脉冲序号与脉冲周期之间保持为一定比例关系的现象，所述脉冲序号是指初始历元之后脉冲星发过来的连续脉冲编号，对于k颗脉冲星，集合稳定表达式为：
15.t
ossb
＝n
(1)
t
1-p1+q1(t)＝n
(2)
t
2-p2+q2(t)＝
…
＝n
(k)
t
k-pk+qk(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
16.式(1)中，k＝1,2,...，表示命名或编号为1，2，...，k的多颗脉冲星；t
ossb
为所述广点处的坐标时，单位为si秒；n
(k)
表示命名为k的脉冲星脉冲到达所述广点的序号，上角标
(k)
表示命名；tk为脉冲星的周期，单位为si秒；pk为脉冲星脉冲轮廓的初始相位；qk(t)为在t
ossb
时刻与整数脉冲到达所述广点的时刻之时间差，当n
(k)
整数进位事件发生时qk(t)＝0，且qk(t)《tk，单位为si秒；
17.所述集合稳定判据包括：若按脉冲周期大小排序命名脉冲星编号k＝1， 2，
…
k，如：t1≤t2≤
…
≤tk，分别给2～k颗脉冲星设定最大允许偏差ε2、ε3、...、εk，构成不等式(4)中不等号右边的判据数组，其中nc表示无判据，若不等式(4)中的所述判据数组中左下三角形矩阵某一元素不满足不等式条件，则对该不满足条件的元素所对应的脉冲星的周期进行调整，或从脉冲周期的集合中去除；
[0018][0019]
作为一种实现方式，所述脉冲轮廓是脉冲轮廓认同或约定轮廓，包括：
[0020]
脉冲星的所述脉冲轮廓是指每颗脉冲星均拥有自身特征的轮廓，脉冲星的自身特征包括幅值上的形状特征，及时间上的相位特征；
[0021]
所述广点观者的脉冲轮廓的初始相位一致，并约定特定辐射谱段的相位波形；所有观者经过时间坐标轴的变换，采用所述广点观者的坐标时表达的脉冲轮廓成为一致认同的脉冲轮廓。
[0022]
作为一种实现方式，利用广播和接收脉冲序号信息的方式，可实现由空间守时子系统到观者传递脉冲星初始历元。
[0023]
所述空间守时子系统广播的脉冲序号信息包括以下至少之一：
[0024]
脉冲星名称k、脉冲序号n
(k)
、脉冲到达所述广点的时间即脉冲原点时间t
nk
；作为广播者的空间守时子系统x、当空间守时子系统x接收到脉冲序号n
(k)
的时刻，其到广点的投影距离d
xk
、空间守时子系统x处理信号的延迟时间t
dx
；
[0025]
所述脉冲星初始历元是空间守时子系统都认同或约定的所有脉冲星，其序号为零的脉冲到达广点的时刻，坐标时的值为零，其初始相位为脉冲轮廓起始点与时间轴原点之差。对于新加入空间守时系统的观者，如新的空间守时子系统，或者时间用户系统，需要一个传递或继承过程，一次性地获得约定的脉冲星初始历元，使其坐标时的初始历元(或时间轴原点，或时间零点)与其他空间守时子系统统一起来。
[0026]
由空间守时子系统向观者传递所述初始历元，具体包括：
[0027]
所述脉冲的相邻整数序号的时间差为一个脉冲周期间隔；在一个脉冲周期间隔的时空范围内，观者b接收到空间守时子系统a发过来的脉冲序号信息，若信息处理延迟和空间传输延迟之和为δts，小于脉冲周期tk，即tk》δts，则观者b接收到脉冲序号信息后，可以从脉冲事件的观测结果中计算得到延迟时间δts，并平移坐标时时间轴，实现初始历元从空间守时子系统a到观者b的传递。具体为，所述脉冲事件指脉冲星的脉冲信号到达所述广点的时间与对应的序号，表示为：事件(序号，时间)，非广点观者需要经过计算才能获得脉冲事件；观者b从空间守时子系统a的脉冲序号信息中继承了命名为k的脉冲星的脉冲事件(n
(k)
,t
ank
)，所述继承是指观者b把命名为k的脉冲星的事件序号为n
(k)
对应的时间赋值为t
abnk
，然后，观者b观测了一段时间，b测量和计算得下一个脉冲事件(n
(k)
+1,t
bnk
)，因为在一个脉冲周期时空范围内，应有tk≥(t
bnk-t
abnk
)，当且仅当观者b和空间守时子系统a的初始历元相同时等号成立，由于δts＝t
abnk-t
ank
，进一步表示为t
bnk-t
abnk
＝(t
k-δts)，其中t
bnk
是观者b的观测结果，t
abnk
是观者b继承而来的，数值上等于t
ank
，tk为脉冲星数据库的已知参数，于是延迟量δts可以计算获得。然后，通过平移b的坐标时时间轴，消除脉冲序号信息的延迟δts的影响，使b和a的初始历元相同，即t
bnk
＝t
ank
+tk。
[0028]
所述平移坐标时时间轴，是指某观者修改所观测的脉冲事件(n
(k)
+1、t
bnk
) 中的时间t
bnk
，令t
bnk
＝t
ank
+tk＝t
abnk
+(t
k-δts)，同时修改其他命名为j的脉冲星的脉冲事件中的序号n
(j)
，应满足不等式(4)的要求，则n’(j)
＝n
(j)
+[(t
k-δts)/tj]，其中，n
(j)
和n’(j)
分别是某观者平移前和后的命名为j的脉冲星的序号，tj是脉冲星j的周期，(t
k-δts)是坐标时的平移量，[
·
]是截尾取整算符；
[0029]
或者，所述继承已有空间守时子系统约定的初始历元，包括：具体通过平移坐标时坐标轴的方式实现：在一个周期的时空跨度内，空间守时子系统a与观者b观测到同一颗脉冲星的同一个脉冲信号到达所述广点，脉冲事件(n
(k)
、 t
nk
)是唯一的，继承初始历元的过程
仅进行一次，即可获得一致认同的初始历元；其中，空间守时子系统a和观者b参考的事件，不限于脉冲事件，还包括双方约定的已知事件，所述已知事件包括双向电磁波信号。
[0030]
作为一种实现方式，根据所述脉冲序号信息，实施空间守时子系统的反馈调整机制，包括：
[0031]
空间守时子系统广播的脉冲序号信息和所有观者接收的脉冲序号信息构成第一数据库；
[0032]
观者判断脉冲事件是否异常，在脉冲事件异常的情况下，通过平移坐标时时间轴的方法，调整坐标时的坐标轴的初始历元消除异常，平移的量值为脉冲星脉冲周期t
x
的整数倍；
[0033]
调整观者的轨道参数历表，使脉冲事件的时间偏差收敛至小于
±
0.5t
x
。
[0034]
作为一种实现方式，所述观者判断脉冲事件是否异常，在脉冲事件异常的情况下，通过平移坐标时时间轴的方法，调整坐标时的坐标轴的初始历元消除异常，包括：
[0035]
配置至少三个空间守时子系统，各自独立测量多颗脉冲星，获得脉冲事件，基于所获得的脉冲事件向其他观者广播脉冲序号信息；
[0036]
观者接收到所述至少三个空间守时子系统广播的脉冲序号信息，生成以脉冲星分类的以脉冲序号为索引的第一数据表；其中，所述第一数据表的最左列是脉冲序号，同一行的不同列是来自各个空间守时子系统的脉冲事件中的时间信息；所述第一数据表中的部分单元格允许无数据项；
[0037]
按照初始历元和脉冲星序号规则的一致性要求，同一个脉冲事件对于不同观者所测量的时间相同，所述第一数据表中的同一行脉冲序号和不同空间守时子系统所测量得到的时间理论上应该是相同的，也称为一致性判据；
[0038]
各观者检查脉冲事件中的时间与其他各空间守时子系统的脉冲事件中的时间平均值的差值，若差值超出一个脉冲周期，则调整初始历元，平移坐标时的坐标轴，使观者的脉冲事件中的时间与平均值保持一致；参与平均值计算的空间守时子系统在相同脉冲事件上的时间差值应小于或等于该脉冲对应的脉冲星的周期；参与平均值计算的空间守时子系统在相同脉冲事件上的时间差值若大于该脉冲星对应的脉冲星周期的数值，或者大于设定阈值的情况下，则采用少数服从多数原则，排除偏差最大的空间守时子系统后再计算时间平均值，并以重新确定的时间平均值调整时间坐标轴的初始历元；或者采用以地球上观测的脉冲事件中的时间为参考；
[0039]
在所述第一数据表中，观者优先检查长周期脉冲星的脉冲事件是否异常，再检查短周期脉冲星的脉冲事件，使脉冲事件满足在一定允许偏差范围内的同序号下本观者的时间与时间平均值之差小于一个脉冲周期t
x
的要求。
[0040]
作为一种实现方式，所述调整观者的轨道参数历表，使脉冲事件的时间偏差收敛至小于
±
0.5t
x
，包括：
[0041]
若经过至少一个公转轨道周期的反馈调整，各空间守时子系统均能在所述第一数据表中的每颗脉冲星的脉冲序号对应的表格行内保证在同一个序号行的时间在一定允许偏差范围内，满足一致性判据；对于超出允许偏差的空间守时子系统，调整本地轨道参数历表使时间偏差减小；
[0042]
本地轨道参数历表在以下两个计算过程中发挥调节作用：
[0043]
用轨道位置参数计算本地到广点的延迟时间，为脉冲事件赋予广点时间的过程；以及
[0044]
在脉冲轮廓测量过程中，由原时变换到坐标时使用本地轨道参数。
[0045]
作为一种实现方式，所述方法还包括：
[0046]
每个空间守时子系统均保存有相同的脉冲星数据库，所述脉冲星数据库是多颗脉冲星历表的集合，所述脉冲星历表包括以下信息至少之一：脉冲星名称、脉冲星的方位矢量、脉冲星的脉冲轮廓、脉冲轮廓的初始相位、脉冲轮廓的零相位模型、脉冲星的脉冲周期、所述脉冲周期的修正值和所述初始相位的修正值；
[0047]
每个空间守时子系统检查自身的脉冲序号信息数据库，生成以空间守时子系统分类的以坐标时为索引的第二数据表，所述第二数据表的最左列是本地观者的坐标时时间，同一行的不同列是不同脉冲星在此时刻的整数序号；把同一行的序号作为集合稳定判据不等式(4)的输入，计算不等式(4)左边的矩阵差，得出集合稳定偏差。
[0048]
根据本技术的第二方面，提供一种所述时间用户系统，包括：原时测量装置、脉冲星测量装置、接收广播信息的装置、本地轨道参数历表、脉冲序号信息数据库以及脉冲序号规则；
[0049]
所述本地轨道参数历表包括以下至少之一：以本地原时为索引的以广点为参考的本地位置矢量、本地速度矢量和本地引力势；
[0050]
所述原时测量装置用于获得本地原时；
[0051]
所述脉冲星脉冲的测量装置用于根据所述本地原时观测脉冲星的脉冲轮廓，得到所述脉冲星的脉冲到达本地时刻的坐标时，再利用所述本地轨道参数历表计算投影距离延迟时间，得到广点时间。
[0052]
作为一种实现方式，所述时间用户系统除了不能广播脉冲序号信息外，具有与空间守时子系统相同的硬件软件配置；
[0053]
所述时间用户系统还用于接收空间守时子系统广播的脉冲序号信息，并根据多个空间守时子系统广播的脉冲序号信息更新自身的坐标时坐标轴的初始历元，脉冲星数据库和脉冲序号信息数据库。
[0054]
根据本技术实施例的通过定义广域惯性坐标系的坐标原点，创建广域惯性坐标系，并通过空间守时子系统对脉冲星的脉冲信号进行观测，基于观测结果广播脉冲序号信息，实现初始历元的传递或继承；其他空间守时子系统根据脉冲序号信息执行反馈调整。本技术实施例实现了地球以外时间规则中的约定规则及其应用，提供了一种适用于全域的统一时间方法，可应用于整个全域的通信、历法等。本技术实施例提供的时间规则，是地球以外时间统一规则的一部分，适用于地球以外其他天体和航天器，满足不依赖地球上的授时信号而独立测量时间的各种需求。
附图说明
[0055]
图1为本技术实施例提供的基于脉冲星序号规则的统一时间的方法的流程示意图；
[0056]
图2为本技术实施例提供的脉冲星初始历元与周期的集合稳定表达示意图；
[0057]
图3为本技术实施例提供的不考虑量化脉冲间隔情况的空间守时子系统a 与观者
b的关系示意图；
[0058]
图4为本技术实施例提供的考虑量化脉冲间隔情况守时系统a与观者b的关系示意图；
[0059]
图5为本技术实施例提供的以脉冲星分类的脉冲序号为索引的数据表示意图；
[0060]
图6为本技术实施例提供的以脉冲星分类的数据表示意图；
[0061]
图7为本技术实施例提供的时间用户系统的组成结构示意图。
具体实施方式
[0062]
由于不同坐标系上的观者用自身的本地原时做参考，在测量同一颗脉冲星的脉冲信号时，会得出不同的脉冲周期和脉冲信号轮廓，公开号为 cn111665709a的中国专利申请中针对这一问题给出了解决方案，其是让各观者把测量数据变换到广域坐标系原点上，应用多普勒效应时间轴变换，相对论效应时间轴变换等算法，把各观者用原时测量的数据，换算到原点上的坐标时表达的数据。这些换算过程也是本技术实施例的基础，公开号为cn111665709a 的中国专利申请中的相关技术方案，若本技术实施例中未记载或记载纰漏，不应理解为公开不充分。本技术实施例所讨论的规则是在公开号为 cn111665709a的中国专利申请的基础上，各个观者均把测量结果换算为广域坐标系原点位置的观者测量的结果。
[0063]
为了帮助本领域技术人员理解，以下一些名词术语在本技术实施例中重申其含义：
[0064]
1、观者：特定位置处的测量者，特定位置包括如坐标系原点；以及空间守时子系统、局域守时系统、时间用户系统等所在的位置。
[0065]
2、广域惯性坐标系：参考方向稳定，不旋转的，且坐标原点被所有观者一致认同的坐标系。
[0066]
3、约定和认同：本技术实施例中“约定”和“认同”语义相近，由自我认知形成的判断与他人的一致就是认同，按规定的方法达成一致认同的结论就是约定，当多个主体自我认知相同时，两者可以相互替代。
[0067]
4、广点：广域惯性坐标系的原点。处于原点的观者称为广点观者。
[0068]
5、脉冲序号：广点观者连续记录到达广点的脉冲，赋予连续不间断的整数编号，来自不同脉冲星的序号是唯一的，且单调增长的。
[0069]
6、初始历元：继承公开号为cn111665709a的中国发明专利申请的定义，所述初始历元为序号为0的脉冲到达广点时刻的坐标时。
[0070]
7、空间守时子系统：是指公开号为cn111665709a的中国发明专利申请中的所述空间守时系统中的一个局域守时系统，简称子系统，主要考虑到“局域守时系统”所表达的意思适用于坐标系和空间分布，本技术实施例中的“子系统”适用于描述部分与整体之间的关系，不在乎地域空间分布，两者组成部分是相同的，三个及以上个子系统，通过广播反馈就能组成空间守时系统。
[0071]
8、脉冲事件：是脉冲序号和时间的组合，观者测量到脉冲星的一个脉冲，推算其到达广点的时间，则该脉冲的序号和时间构成了一个脉冲事件。脉冲事件是观者独自测量的结果，不同观者测量的脉冲事件可能不同。
[0072]
9、脉冲序号信息：被空间守时子系统广播到广域空间的一种信息，具有唯一性。脉冲序号信息包含但不限于：脉冲星名称、脉冲序号、脉冲原点时间、发播该信息的空间守时子系统名称、空间守时子系统到广点的投影距离、处理信号的延迟时间等信息。
[0073]
10、脉冲序号信息数据库：每个观者自身独立测量的脉冲事件，连同接收其他空间守时子系统播发的脉冲序号信息，构成的信息集合。
[0074]
11、脉冲星历表：继承公开号为cn111665709a的中国发明专利申请的定义，所述脉冲星历表包括脉冲星名称、脉冲星的方位矢量、脉冲星的脉冲轮廓、脉冲轮廓的初始相位、脉冲轮廓的零相位模型、脉冲星的脉冲周期、所述脉冲周期的修正值和所述初始相位的修正值。
[0075]
12、脉冲星数据库：保存在每个空间守时子系统和时间用户，通过广播一致认同的多颗脉冲星历表的集合。
[0076]
13、时间用户系统：是指利用空间守时系统的用户，用户系统接受规则并接收广播脉冲序号信息，能实现时间测量统一，时间用户系统除了没有广播脉冲序号信息的授权外，其他硬软件和方法都与“空间守时子系统”是一样的。
[0077]
图1为本技术实施例提供的基于脉冲星序号规则的统一时间的方法的流程示意图，如图1所示，本技术实施例的基于脉冲星序号规则的统一时间的方法包括以下处理步骤：
[0078]
步骤101，在惯性参考系中，创建广域惯性坐标系，将其引力势范围内或全域内的全部质量的质心设为坐标原点。
[0079]
以下将广域惯性坐标系坐标的原点简称为“广点”；其中，所述广域惯性坐标系的观者至少包括空间守时子系统和时间用户系统；所述广点是所有观者的空间参考点，所述广点处的引力势为零，所述广点处的观者速度为零；处于所述广点的观者为广点观者；对于所有观者而言，所述广点观者接收的脉冲星脉冲信号及对应的脉冲星具有以下的稳定特征：脉冲星方位、脉冲周期和脉冲轮廓。
[0080]
步骤102，为多颗脉冲星约定一致的初始历元，达成脉冲星序号规则的一致性要求；基于所述初始历元，对于同一颗脉冲星的相同序号的脉冲信号，在由不同的观者测量的情况下，换算成所述广点观者的视角的到达所述广点的时间都是相同的。
[0081]
步骤103，所述空间守时子系统广播脉冲序号信息，在一个脉冲周期的时空跨度内传递所述初始历元，或继承已有空间守时子系统约定的初始历元。
[0082]
步骤104，根据所述脉冲序号信息，实施空间守时子系统的反馈调整机制。
[0083]
本技术实施例提供的时间规则，是地球以外时间统一规则的一部分，适用于地球以外其他天体和航天器，满足不依赖地球上的授时信号而独立测量时间的各种需求。
[0084]
以下结合具体示例，详细阐明上述各步骤的具体实现方式。
[0085]
本技术实施例定义广域惯性坐标系的坐标原点(广点)，所述广域惯性坐标系包括统一时间所覆盖的空间范围内的所有局域坐标系，广点具有三个特点，第一是，该原点被所有坐标系内的观者所认同，是客观存在的且位置固定的，是所有观者的时间和空间的参考点；第二是，该原点处的引力势为零；第三是，该原点处的观者速度为零，即自身相对于自身静止。
[0086]
脉冲星有三个特点也需要所有观者认同。脉冲星有很多，但是被选择作为参考标
准的脉冲星，应该有三个特点被所有观者所认同，首先是方位认同，或称约定方位；其次是周期认同，或称约定周期；最后是脉冲轮廓认同，或称约定轮廓。
[0087]
所约定的具体某一个脉冲星的方位，对于所有观者来说都认同在广域惯性坐标系内的角坐标值都是一致相同的。从广点指向该脉冲星的方向上，脉冲电磁信号以平面电磁波的形式掠过(或称到达)观者，也会掠过(或称到达)广点，观者与广点在此方向上的投影距离与同一个脉冲相继掠过二者的坐标时时间差符合二维时空关系，即δt＝d/c，其中，δt为坐标时表达的时间差，单位为 si秒；d为在某一个脉冲星方向上观者的投影距离，单位为m；c为光速常数。
[0088]
所约定的多颗脉冲星的周期，对于所有观者来说是集合稳定的常数，单位为si秒。所述集合稳定是指从广点观者接收到的多颗脉冲星脉冲序号与脉冲周期的比例关系保持一定的现象，具体地，对于k颗脉冲星，集合稳定表达式为：
[0089]
t
ossb
＝n
(1)
t
1-p1+q1(t)＝n
(2)
t
2-p2+q2(t)＝
…
＝n
(k)
t
k-pk+qk(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0090]
其中：k＝1,2,...表示命名或编号为1，2，...，k的多颗脉冲星；t
ossb
为广点观者的坐标时，单位为si秒；n
(k)
为命名为k的脉冲星脉冲到达广点的序号，为自然数，上角标
(k)
表示命名，不是指数函数；tk为命名为k的脉冲星的周期，单位为si秒；pk为命名为k的脉冲星脉冲轮廓的初始相位，单位为si秒；qk(t) 为在t
ossb
同一时刻与命名为k的脉冲星整数脉冲已经到达广点时刻之时间差，当n
(k)
进位事件发生时qk(t)＝0，且不大于1个周期值，即qk(t)《tk，单位为si秒；公式(1)的图形化表示如图2所示。
[0091]
当初始历元定下来后，广点上某一时刻，如t
ossb
时刻，比较每个n
(k)
，若按脉冲周期大小排序命名脉冲星编号，如：t1≤t2≤
…
≤tk，发现序号的比值，如n
(2)
/n
(1)
或n
(k)
/n
(1)
，近似于脉冲周期的比值，如t1/t2或t1/tk，序号越大n
(1)
，初始相位和整周期相位差影响越小，如下式(2)所示：
[0092][0093]
集合稳定要求当序号n
(1)
足够大时，所约定的周期比值如t1/t2或t1/tk，与广点处观测的序号比值，如n
(2)
/n
(1)
或n
(k)
/n
(1)
，之差应小于规定的数值，如2/n
(1)
，集合稳定的条件如公式(3)所示，否则应更换脉冲星，将不满足此要求的脉冲星从脉冲星集合中除去，替换成新的脉冲星，或者重新约定该脉冲星的周期。
[0094][0095]
所述集合稳定判据，若按脉冲周期大小排序命名脉冲星编号k＝1，2，
…
k，如：t1≤t2≤
…
≤tk，分别给2～k颗脉冲星设定最大允许偏差ε2、ε3、...、εk，构成不等式(4)中不等号右边的判据数组，其中nc表示无判据，若不等式(4) 中的判据数组中左下三角形矩阵某一元素不满足不等式条件，则该行所代表的脉冲星需要调整周期或者从脉冲集合中去除。之
所以称之为“集合稳定”，代表的就是参考脉冲星集合的整体稳定。
[0096][0097]
所约定的脉冲星的轮廓是指每颗脉冲星都拥有独特的脉冲轮廓，脉冲轮廓既有幅值上的形状特征，也有时间上的相位特征，其定义与公开号为 cn111665709a的中国发明专利申请的定义相同，这里不再赘述。对于所有观者来说都认同广点观者能获得稳定的脉冲星脉冲轮廓初始相位，以及在特定辐射谱段的相位波形。所述脉冲轮廓相似并不等同于波形的幅值相等，而是在相关计算中获得最大的相关系数。也就是说，不同观者因受相对论效应影响，所测得的脉冲轮廓也许不同，但经过时间坐标轴变换，用广点观者的坐标时表达的脉冲轮廓才是所有观者认同的，坐标轴变换方法和相似计算方法可以参考公开号为cn111665709a的中国发明专利申请。本技术实施例中所强调约定条件是，只有广点观者才能得到稳定的轮廓。
[0098]
本技术实施例中，脉冲星的初始历元是所有观者认同的脉冲序号与坐标时的时间轴上的对应点，初始历元的传递方式是指从已有空间守时子系统的初始历元传递给新加入的空间守时子系统或时间用户系统。
[0099]
空间守时子系统广播的脉冲序号信息包含{tnx}＝{脉冲星名称k；脉冲序号 n
(k)
；脉冲到达广点的时间(也称为脉冲原点时间)t
nk
；发播空间守时子系统名称x；当空间守时子系统x接收到脉冲序号n
(k)
的时刻，其到广点的投影距离d
xk
；空间守时子系统处理信号的延迟时间t
dx
等信息}，x表示不同的空间守时子系统发播者。接收广播的观者根据上述信息调整自身的初始历元，或者平移坐标时的时间轴，与发播子系统的初始历元一致。
[0100]
图3为本技术实施例提供的不考虑量化脉冲间隔情况的空间守时子系统a 与观者b的关系示意图，如图3所示，空间守时子系统a是已经一致认同初始历元的若干空间守时子系统的一个代表，空间守时子系统a发出广播，广播消息中包含了脉冲序号信息{tna}，观者b接收到最新且最近发播的脉冲序号信息{tna}，应该来自最近的空间守时子系统，观者b以接收到的脉冲序号信息{tna}为基础，把自身的脉冲序号对应的坐标轴(图3中的纵轴，单位：个) 和时间坐标轴(图3中的横轴，单位为si秒)初始化为与{tna}一致的序号和时间，继续测量后续每个脉冲事件(序号-时间)(得到图3粗线表示的脉冲序号和时间的关系斜线n
(k)-t)。理想情况下，不考虑量化脉冲间隔情况，脉冲序号与坐标时表达的斜线n
(k)-t，斜率为1/tk，反向延长至n
(k)
＝0时，则t＝0，就是观者b的初始历元，反推初始历元将会发现观者b的初始历元与空间守时子系统 a的初始历元相差|t
ank-t
bnk
|，主要是传输信号的空间延迟时间造成的。
[0101]
但实际上脉冲序号信息是量化形式，相邻序号之间的时间差应该是一个整脉冲周期间隔，若空间守时子系统a和观者b在一个脉冲周期间隔的时空范围内，使脉冲信息处理延迟时间t
da
和空间距离延迟时间之和δts＝t
da
+|t
ank-t
abnk
|，小于脉冲周期tk，即tk》δts，
则观者b继承空间守时子系统a的脉冲序号信息 {tna}，再独立测量，计算延迟，并平移坐标时时间轴(t
k-δts)，消除延迟的影响后，将会在脉冲事件(n
(k)
+1、t
bnk
)与空间守时子系统a的初始历元保持一致，即t
bnk
＝t
ank
+tk。其中，所述平移坐标时时间轴，是指某观者修改所观测的脉冲事件(n
(k)
+1、t
bnk
)中的时间t
bnk
，令t
bnk
＝t
ank
+tk＝t
abnk
+(t
k-δts)，其中(t
k-δts) 是平移的量值，t
bnk
和t
abnk
是观者b的观测结果，tk为脉冲星数据库的已知参数；同时，修改其他命名为j的脉冲星的脉冲事件中的序号n
(j)
，应满足公式(4) 的要求，则n’(j)
＝n
(j)
+[(t
k-δts)/tj]，其中，n
(j)
和n’(j)
分别是某观者平移前和后的命名为j的脉冲星的序号，tj是脉冲星j的周期，(t
k-δts)是坐标时的平移量，[
·
] 是截尾取整算符。也就是说，在一个整周期时空跨度内，空间守时子系统a与观者b观测到同一个脉冲星的同一个脉冲到达广点，其脉冲事件(n
(k)
、t
nk
)是唯一的，那么空间守时子系统a与观者b的空间距离增大后，就需要周期更大的脉冲星提供参考，继承初始历元的过程进行一次，即可获得一致认同的初始历元，后续连续测量脉冲，就不用再次传递了。对于脉冲周期较长的脉冲星，测量误差也较大，因此后续需经反馈调节。当然，作为一种实现方式，也可以在更短脉冲周期的脉冲星帮助下实现初始历元一致性。
[0102]
此过程对于更多的空间守时子系统具有传递性，即空间守时子系统a传递给观者b，观者b再传递给空间守时子系统c，则空间守时子系统a与空间守时子系统c也具有相同的初始历元。
[0103]
为实现初始历元的一致认同，空间守时子系统a和观者b可参考的事件，不限于长周期的脉冲星，也可以是双方约定的已知事件，如双向电磁波信号。
[0104]
图4为本技术实施例提供的考虑量化脉冲间隔情况守时系统a与观者b的关系示意图，如图4所示，空间守时子系统a观测到命名为k的脉冲星的第n
(k)
个脉冲，并按公开号为cn111665709a的中国专利申请中给出的方法，计算得到该脉冲到达广点的时刻t
ank
，获得脉冲事件(n
(k)
，t
ank
)，查本地轨道参数历表获得空间守时子系统a到广点的投影距离d
ak
，空间守时子系统a延迟了t
da
时间后发出广播，广播脉冲序号信息{tna}＝{k；n
(k)
；t
ank
；a；d
ak
；t
da
；...}，广播信息经过空间传输延迟t
ds
后，被观者b接收到，观者b继承了a的脉冲事件，此刻在b的时间坐标轴上记录为t
abnk
，数值上等于t
ank
，观者b独立测量命名为k的脉冲星的第n
(k)
+1个脉冲，获得脉冲事件(n
(k)
+1，t
bnk
)，t
abnk
和t
bnk
都是观者b坐标轴的可观测点，若a和b在命名为k的脉冲星一个整周期时空范围内，应满足tk≥(t
bnk-t
abnk
)，当且仅当b和a的初始历元相同时等号成立，进一步表示为t
bnk-t
abnk
＝(t
k-δts)。然后，通过平移b的坐标时时间轴，平移量为 (t
k-δts)，可消除脉冲序号信息的延迟δts的影响，使b和a的初始历元相同，即 t
bnk
＝t
ank
+tk。由于脉冲周期tk》(t
da
+t
ds
)，可知空间守时子系统a和观者b在整周期时空跨度范围内，所观测的事件是同一个脉冲事件，空间守时子系统a和 b获得相同的初始历元。所以初始历元传递的过程，是按照周期由大到小的循序进行的。
[0105]
本技术实施例中，空间守时子系统广播和接收的脉冲序号信息构成数据库；判断脉冲事件是否异常并平移坐标时时间轴整数倍周期t
x
消除异常；调整其轨道参数历表进一步收敛到脉冲事件偏差小于
±
0.5t
x
。
[0106]
所述空间守时子系统广播脉冲序号信息，是空间守时子系统的义务，为使整个空间守时系统稳定，使时间用户系统获得时间统一信息，空间守时子系统必须广播自身独立测量的脉冲事件。
[0107]
全域空间总是存在着多个空间守时子系统播发的脉冲序号信息，可供时间用户系统使用，也可供空间守时子系统实施反馈调整。
[0108]
空间守时子系统所广播的和所接收的脉冲序号信息构成第一数据库。至少配置有三个空间守时子系统，各自独立地测量多颗脉冲星，并计算每个脉冲星的每个序号的脉冲到达广点的时刻，即脉冲事件(序号-时间)，向观者广播脉冲序号信息。
[0109]
观者接收到空间守时子系统广播的脉冲序号信息，形成以脉冲星分类的以脉冲序号为索引的数据表，简称序号表，为区别于以空间守时子系统分类的数据表，也可以称为第一数据表。如图5所示，第一数据表的最左列是脉冲序号，同一行的不同列是来自各个空间守时子系统的脉冲事件的时间。由于传输障碍，第一数据表不一定是填充饱满的，允许第一数据表部分单元格是空着的。
[0110]
其次，判断脉冲事件是否异常并平移坐标时时间轴的初始历元消除异常。按初始历元和脉冲星序号规则要求，同一个脉冲事件(序号-时间)在不同观者看来所测量的时间应该相同，即图5中所示第一数据表的表格中同一行脉冲序号和不同空间守时子系统测量得到的时间应该是相同的。然而，每个空间守时子系统测量都有误差，只能保持在一定允许偏差范围内是一致的，也称为一致性判据。哪个空间守时子系统超出规定的范围，就说明该空间守时子系统的脉冲事件异常，则该空间守时子系统需要进行脉冲事件的调整。
[0111]
空间守时子系统之间的关系是平权的，各空间守时子系统检查脉冲事件(序号-时间)中的时间与其他空间守时子系统平均值的差，若差值超出一个整周期，则需要平移坐标时时间轴的初始历元，平移时间坐标轴，增加或减少周期的整数倍。
[0112]
图6为本技术实施例提供的以脉冲星分类的数据表示意图，如图6所示，在以脉冲星分类的数据表的表格中，观者优先检查长周期的脉冲星的脉冲事件是否异常，再检查周期较小的脉冲星，满足在一定允许偏差范围内的同序号下本观者的时间与平均值之差小于一个周期t
x
量值的要求。为区别图5所示的数据表，以脉冲星分类的数据表也可以称为第二数据表。
[0113]
所述平均值是除本地观者外其他空间守时子系统的相同脉冲事件中时间的平均值，参与平均值计算的空间守时子系统的在相同脉冲事件上的时间差值应不大于该脉冲星的周期，若各自相差都很大，无法选择平均值，则采用少数服从多数原则，排除偏差最大的空间守时子系统后再计算时间平均值，并以重新确定的时间平均值平移坐标时时间轴的初始历元；或者采用以地球上观测的脉冲事件中的时间为参考。
[0114]
最后，调整本地轨道参数历表进一步收敛到脉冲事件中时间偏差小于
±
0.5t
x
。若经过长期调整，所谓长期是指需要至少一个公转轨道周期，各空间守时子系统都能在每颗脉冲星的每个脉冲序号对应的第一数据表的表格行内保证在同一个序号行的时间在一定允许偏差范围内一致，满足一致性要求，偏差较大的空间守时子系统，调整本地轨道参数历表可让偏差减小。
[0115]
本地轨道参数历表在两个计算过程中发挥调节作用，一是用轨道位置参数计算本地到广点的延迟时间，给脉冲事件赋予广点时间的过程；二是在脉冲轮廓测量过程中，由原时变换到坐标时需要使用本地轨道参数。
[0116]
本技术实施例中，还记载了脉冲星数据库的集合稳定偏差算法，具体包括：每个空间守时子系统均保存有相同的脉冲星数据库。所述脉冲星数据库是多颗脉冲星历表的集
合，所述脉冲星历表包括但不限于以下信息：脉冲星名称、脉冲星的方位矢量、脉冲星的脉冲轮廓、脉冲轮廓的初始相位、脉冲轮廓的零相位模型、脉冲星的脉冲周期、所述脉冲周期的修正值和所述初始相位的修正值。
[0117]
每个空间守时子系统检查自身的脉冲序号信息数据库，以空间守时子系统分类的以坐标时时间为索引的数据表，简称时间表，如图6所示，第二数据表的最左列是本地观者的坐标时时间，同一行的不同列是不同脉冲星在此时刻的整数序号。把同一行的序号作为前述集合稳定判据不等式(4)的输入，计算不等式左边的矩阵差，得出集合稳定偏差。
[0118]
本技术实施例提出脉冲星数据库的集合稳定偏差算法，不涉及如何约定脉冲星数据库及其传播。
[0119]
本技术实施例中，还记载了一种时间用户系统，所述时间用户系统是利用脉冲星序号规则，接收其他空间守时子系统广播的脉冲序号信息，测量原时并观测脉冲星的脉冲信号，计算并平移自身坐标时时间轴的初始历元和调整本地轨道参数历表，实现坐标时统一的用时系统。图7为本技术实施例提供的时间用户系统的组成结构示意图，如图7所示，本技术实施例的时间用户系统包括：原时测量装置、脉冲星测量装置、接收广播信息的装置、本地轨道参数历表、脉冲序号信息数据库以及脉冲序号规则等部分。图7中实线框中的部分为时间用户系统组成部分，虚线框部分是时间坐标轴变换过程中的变量。
[0120]
本技术实施例中，所述时间用户系统除了不能广播脉冲序号信息外，具有与空间守时子系统相同的硬件软件配置。
[0121]
所述原时测量装置是本地复现si秒的基准装置，目前是铯原子钟定义的 si秒，将来如有新的si定义，原时测量装置则随之采用国际单位制推荐的相关装置。原时测量装置向脉冲星测量装置提供等间隔采样时钟，建立了本地原时坐标轴，以及基于原时坐标轴的体现周期运动的历法规则，并输出本地标准时间，向时间用户系统的局域内提供授时信号实现时间用户系统局域内部的时间统一。
[0122]
进一步地，原时坐标轴经过以下公式(5)变换可与坐标时的坐标轴发生关联，只要知道坐标时的初始历元，就可以确定两坐标轴上的刻度线对应关系。
[0123][0124]
式(5)中：δt为坐标时的时间轴的时间间隔；τ为本地原时的时间变量； u为所述本地引力势，v为相对于所述广点的线速度，c为光速。
[0125]
所述脉冲星测量装置是接收脉冲星信号输出脉冲到达时间的测量装置，以本地原时提供的等间隔时钟驱动采样，接收脉冲星光子信号转换成脉冲轮廓，结合本地轨道参数历表的位置、速度和引力势信息，经过多普勒时间轴变换、相对论时间轴变换以及投影距离时空延迟，最终得到当前脉冲序号到达广点的时间，标记到坐标时的坐标轴上，形成脉冲事件，报告给脉冲序号信息数据库。这里所说的变换算法可参照公开号为cn111665709a、发明名称为“广域空间内统一时间的方法和空间守时子系统”的中国发明专利申请中的相关记载。
[0126]
所述接收广播信息装置是能够接收来自其他空间守时子系统发出的脉冲序号信息的装置，来自不同子系统的脉冲序号信息直接存入脉冲序号信息数据库。
[0127]
所述本地轨道参数历表是一张时间与空间对应的数据表，时间索引是本地原时，
数据记录是位置向量、速度向量、引力势。若在地球上时间索引就是国际原子时(international atomic time，tai)，地球以外的时间索引不是国际天文联合会定义的质心动力学时间(barycenter dynamics time，tdb)而是时间用户系统自身的原时测量设备测量的时间。
[0128]
所述脉冲序号信息数据库是保存在时间用户系统中的数据库，其收集了空间守时各个子系统广播的脉冲序号信息和本地观测脉冲星产生的脉冲事件信息，若数据库信息不连续，或留有空白，则应通过预测算法补充数据库的空白。
[0129]
所述脉冲序号规则是处理脉冲序号信息数据库，确定数据是否合理的算法和判据，当发现本地观测到脉冲事件超过判据允许偏差时，在时间用户系统中可通过平移坐标时的时间轴的初始历元，实现用户系统坐标时的时间轴平移调整，平移的量值为脉冲星周期的整数倍，也可以调整本地轨道参数历表，使时间用户系统的脉冲事件时间在一个脉冲星周期的量值内，跟其他子系统的大多数保持一致。从而达到统一时间的目的。
[0130]
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0131]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0132]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0133]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0134]
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0135]
以上所述，仅为本发明的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种基于脉冲星序号规则的统一时间的方法，其特征在于，所述方法包括：在惯性参考系中，创建广域惯性坐标系，将其引力势范围内或全域内的全部质量的质心设为坐标原点，称为“广点”；其中，所述广域惯性坐标系内的观者至少包括空间守时子系统和时间用户系统；所述广点是所有观者的空间参考点，所述广点处的引力势为零，所述广点处的观者速度为零；处于所述广点处的观者为广点观者；对于所有观者而言，所述广点观者接收的脉冲星脉冲信号及对应的脉冲星具有以下的稳定特征：脉冲星方位、脉冲周期和脉冲轮廓；为多颗脉冲星约定一致的初始历元，满足脉冲星序号规则的一致性要求；所述一致性要求为基于所述初始历元，对于同一颗脉冲星的相同序号的脉冲信号，在由不同的观者测量的情况下，换算成所述广点观者的视角的到达所述广点的时间都是相同的；所述空间守时子系统广播脉冲序号信息，在一个脉冲周期的时空跨度内传递所述初始历元，或继承已有空间守时子系统约定的初始历元；根据所述脉冲序号信息，实施空间守时子系统的反馈调整机制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述广点观者接收的脉冲星脉冲信号及对应的脉冲星具有以下的稳定特征：脉冲星方位、脉冲周期和脉冲轮廓，包括：所述脉冲星方位是方位认同或约定方位；所述脉冲周期是周期认同或约定周期；所述脉冲轮廓是脉冲轮廓认同或约定轮廓；其中，某一脉冲星的方位是指在所述广域惯性坐标系内的角坐标向量，是被所有观者一致认同的；所述角坐标向量的单位向量与观者的坐标的点积得到观者在所述某一脉冲星方位上的投影距离；其中，从所述广点指向所述某一脉冲星的方向上，脉冲信号以平面电磁波的形式掠过或到达观者，也掠过或到达所述广点，观者与所述广点在此方向上的投影距离，与同一脉冲信号的平面电磁波相继掠过观者和所述广点的坐标时时间差符合二维时空关系，即δt＝d/c，其中，δt为坐标时表达的时间差，单位为国际单位制si秒；d为观者在所述某一脉冲星方向的投影距离，单位为si米；c为光速。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述多颗脉冲星的脉冲周期具有集合稳定性，其中，脉冲周期的集合稳定判据，包括：所约定的多颗脉冲星的脉冲周期，对于所有观者而言是一致认同的集合稳定的常数，单位为si秒；所述集合稳定是指从所述广点观者接收到的多颗脉冲星的脉冲序号与脉冲周期之间保持为一定比例关系的现象，所述脉冲序号是指初始历元之后脉冲星发过来的连续脉冲编号，对于k颗脉冲星，集合稳定表达式为：t
ossb
＝n
(1)
t
1-p1+q1(t)＝n
(2)
t
2-p2+q2(t)＝
…
＝n
(k)
t
k-p
k
+q
k
(t)
ꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，k＝1,2,...，表示命名或编号为1，2，...，k的多颗脉冲星；t
ossb
为所述广点处的坐标时，单位为si秒；n
(k)
表示命名为k的脉冲星脉冲到达所述广点的序号，上角标
(k)
表示命名；t
k
为脉冲星的周期，单位为si秒；p
k
为脉冲星脉冲轮廓的初始相位；q
k
(t)为在t
ossb
时刻与整数脉冲到达所述广点的时刻之时间差，当n
(k)
整数进位事件发生时q
k
(t)＝0，且q
k
(t)<t
k
，单位为si秒；所述集合稳定判据包括：分别给2～k颗脉冲星设定最大允许偏差ε2、ε3、...、ε
k
，构成不等式(4)中不等号右边的判据数组，其中nc表示没有判据；若不等式(4)中的所述判据数组中某一元素不满足不等式条件，则对该不满足条件的元素所对应的脉冲星的周期进行调
整，或从脉冲周期的集合中去除；4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脉冲轮廓是脉冲轮廓认同或约定轮廓，包括：脉冲星的所述脉冲轮廓是指每颗脉冲星均拥有自身特征的轮廓，脉冲星的自身特征包括幅值上的形状特征，及时间上的相位特征；所述广点观者的脉冲轮廓的初始相位一致，并约定特定辐射谱段的相位波形；所有观者经过时间坐标轴的变换，采用所述广点观者的坐标时表达的脉冲轮廓成为一致认同的脉冲轮廓。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，传递脉冲星初始历元的过程，包括广播和接收脉冲序号信息；所述空间守时子系统广播的脉冲序号信息包括以下至少之一：脉冲星名称k、脉冲序号n
(k)
、脉冲到达所述广点的时间即脉冲原点时间t
nk
、作为广播者的空间守时子系统x、当空间守时子系统x接收到脉冲序号n
(k)
的时刻x到广点的投影距离d
xk
、空间守时子系统x处理信号的延迟时间t
dx
；所述脉冲星初始历元是空间守时子系统均认同或约定的所有脉冲星，其序号为零的脉冲到达广点的时刻，坐标时的值为零，其初始相位为脉冲轮廓起始点与时间轴原点之差；对于新加入空间守时系统的观者，需要一个传递或继承过程，一次性地获得约定的脉冲星初始历元，使其坐标时的初始历元中的时间轴原点或时间零点与其他空间守时子系统统一；其中，新加入空间守时系统的观者包括新的空间守时子系统，或者时间用户系统；由空间守时子系统向观者传递所述初始历元，具体包括：所述脉冲的相邻整数序号的时间差为一个脉冲周期间隔；在一个脉冲周期间隔的时空范围内，观者b接收到空间守时子系统a发过来的脉冲序号信息，若信息处理延迟和空间传输延迟之和为δt
s
，小于脉冲周期t
k
，即t
k
>δt
s
，则观者b接收到脉冲序号信息后，从脉冲事件的观测结果中计算得到延迟时间δt
s
，并平移坐标时时间轴，实现初始历元从空间守时子系统a到观者b的传递，具体为，所述脉冲事件指脉冲星的脉冲信号到达所述广点的时间与对应的序号，表示为：事件(序号，时间)；观者b从空间守时子系统a的脉冲序号信息中继承了脉冲事件(n
(k)
,t
ank
)，所述继承是指观者b把命名为k的脉冲星的事件序号为n
(k)
对应的时间赋值为t
abnk
，然后，观者b观测了一段时间，观者b测量下一个脉冲事件(n
(k)
+1,t
bnk
)；在一个脉冲周期时空范围内，应有t
k
≥(t
bnk-t
abnk
)当且仅当观者b和空间守时子系统a的初始历元相同时等号成立，由于δt
s
＝t
abnk-t
ank
，则t
bnk-t
abnk
＝(t
k-δt
s
)；通过平移观者b的坐标时时间轴，消除脉冲序号信息的延迟δt
s
的影响，使观者b和空间守时子系统a的初始历元相同，即t
bnk
＝t
ank
+t
k
；
所述平移坐标时时间轴，是指某观者修改所观测的脉冲事件(n
(k)
+1、t
bnk
)中的时间t
bnk
，令t
bnk
＝t
ank
+t
k
＝t
abnk
+(t
k-δt
s
)，同时修改其他命名为j的脉冲星的脉冲事件中的序号n
(j)
，应满足不等式(4)的要求，则n’(j)
＝n
(j)
+[(t
k-δt
s
)/t
j
]，其中，n
(j)
和n’(j)
分别是某观者平移前和后的命名为j的脉冲星的序号，t
j
是脉冲星j的周期，(t
k-δt
s
)是坐标时的平移量，[
·
]是截尾取整算符；或者，所述继承已有空间守时子系统约定的初始历元，包括：具体通过平移坐标时坐标轴的方式实现：在一个周期时空跨度内，空间守时子系统a与观者b观测到同一颗脉冲星的同一个脉冲信号到达所述广点，脉冲事件(n
(k)
、t
nk
)是唯一的，继承初始历元的过程仅进行一次，即可获得一致认同的初始历元；其中，空间守时子系统a和观者b参考的事件，不限于脉冲事件，还包括双方约定的已知事件，所述已知事件包括双向电磁波信号。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述脉冲序号信息，实施空间守时子系统的反馈调整机制，包括：空间守时子系统广播的脉冲序号信息和所有观者接收的脉冲序号信息构成第一数据库；观者判断脉冲事件是否异常，在脉冲事件异常的情况下，通过平移坐标时时间轴的方法，调整坐标时的坐标轴的初始历元消除异常，平移的量值为脉冲星脉冲周期t
x
的整数倍；调整观者的轨道参数历表，使脉冲事件的时间偏差收敛至小于
±
0.5t
x
。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述观者判断脉冲事件是否异常，在脉冲事件异常的情况下，通过平移坐标时时间轴的方法，调整坐标时的坐标轴的初始历元消除异常，包括：配置至少三个空间守时子系统，各自独立测量多颗脉冲星，获得脉冲事件，基于所获得的脉冲事件向其他观者广播脉冲序号信息；观者接收到所述至少三个空间守时子系统广播的脉冲序号信息，生成以脉冲星分类的以脉冲序号为索引的第一数据表；其中，所述第一数据表的最左列是脉冲序号，同一行的不同列是来自各个空间守时子系统的脉冲事件中的时间信息；所述第一数据表中的部分单元格允许无数据项；按照初始历元和脉冲星序号规则的一致性要求，同一个脉冲事件对于不同观者所测量的时间相同，所述第一数据表中的同一行脉冲序号和不同空间守时子系统所测量得到的时间理论上是相同的，称为一致性判据；各观者检查脉冲事件中的时间与其他各空间守时子系统的脉冲事件中的时间平均值的差值，若差值超出一个脉冲周期，则调整初始历元，平移坐标时的时间轴，使观者的脉冲事件中的时间与平均值保持一致；参与平均值计算的空间守时子系统在相同脉冲事件上的时间差值应小于或等于该脉冲对应的脉冲星的周期；参与平均值计算的空间守时子系统在相同脉冲事件上的时间差值若大于该脉冲星对应的脉冲星的周期的数值，或者大于设定阈值的情况下，则采用少数服从多数原则，排除偏差最大的空间守时子系统后再计算时间平均值，并以重新确定的时间平均值调整时间坐标轴的初始历元；或者采用以地球上观测的脉冲事件中的时间为参考；在所述第一数据表中，观者优先检查长周期脉冲星的脉冲事件是否异常，再检查短周期脉冲星的脉冲事件，使脉冲事件满足在一定允许偏差范围内的同序号下本观者的时间与
时间平均值之差小于一个脉冲周期t
x
的要求，即满足一致性判据。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整观者的轨道参数历表，使脉冲事件的时间偏差收敛至小于
±
0.5t
x
，包括：若经过至少一个公转轨道周期的反馈调整，各空间守时子系统均能在所述第一数据表中的每颗脉冲星的脉冲序号对应的表格行内保证在同一个序号行的时间在一定允许偏差范围内满足一致性判据；对于超出允许偏差的空间守时子系统，调整本地轨道参数历表使时间偏差减小；本地轨道参数历表在以下两个计算过程中发挥调节作用：用轨道位置参数计算本地到广点的延迟时间，为脉冲事件赋予广点时间的过程；以及在脉冲轮廓测量过程中，由原时变换到坐标时使用本地轨道参数。9.根据权利要求3或7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：每个空间守时子系统均保存有相同的脉冲星数据库，所述脉冲星数据库是多颗脉冲星历表的集合，所述脉冲星历表包括以下信息至少之一：脉冲星名称、脉冲星的方位矢量、脉冲星的脉冲轮廓、脉冲轮廓的初始相位、脉冲轮廓的零相位模型、脉冲星的脉冲周期、所述脉冲周期的修正值和所述初始相位的修正值；每个空间守时子系统检查自身的脉冲序号信息数据库，生成以空间守时子系统分类的以坐标时为索引的第二数据表，所述第二数据表的最左列是本地观者的坐标时时间，同一行的不同列是不同脉冲星在此时刻的整数序号；把同一行的序号作为集合稳定判据不等式(4)的输入，计算不等式(4)左边的矩阵差，得出集合稳定偏差。10.一种如权利要求1至9中任一项所述时间用户系统，其特征在于，所述系统包括：原时测量装置、脉冲星测量装置、接收广播信息的装置、本地轨道参数历表、脉冲序号信息数据库以及脉冲序号规则；所述本地轨道参数历表包括以下至少之一：以本地原时为索引的以广点为参考的本地位置矢量、本地速度矢量和本地引力势；所述原时测量装置用于获得本地原时；所述脉冲星脉冲的测量装置用于根据所述本地原时观测脉冲星的脉冲轮廓，得到所述脉冲星的脉冲到达本地时刻的坐标时，再利用所述本地轨道参数历表计算投影距离延迟时间，得到广点时间。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述时间用户系统除了不能广播脉冲序号信息外，具有与空间守时子系统相同的硬件软件配置；所述时间用户系统还用于接收空间守时子系统广播的脉冲序号信息，并根据多个空间守时子系统广播的脉冲序号信息更新自身的坐标时坐标轴的初始历元，脉冲星数据库和脉冲序号信息数据库。

技术总结

本申请公开了一种基于脉冲星序号规则的时间统一方法和时间用户系统，方法包括：创建广域惯性坐标系，约定坐标原点为时空参考点，简称广点；为多颗脉冲星约定一致的初始历元；基于初始历元，对于同一颗脉冲星的相同序号的脉冲信号，在由不同的观者测量的情况下，换算成所述广点观者的视角的到达所述广点的时间都是相同的；空间守时子系统广播脉冲序号信息，在一个脉冲周期的时空跨度内传递初始历元，或继承已有空间守时子系统约定的初始历元；根据脉冲序号信息，实施空间守时子系统的反馈调整机制。本申请是地球以外时间统一规则的一部分，适用于地球以外其他天体和航天器。适用于地球以外其他天体和航天器。适用于地球以外其他天体和航天器。