毫秒脉冲星计时(MSPT).ppt

毫秒脉冲星计时(MSPT)及其在科学研究中的应用倪广仁工作简介 目前正与西安电子科技大学等单位合作进行以下项目研究：
毫秒脉冲星极弱信号检测及消色散方法研究（自然科学基金项目）；
基于X射线脉冲星的空间导航定位机理和仿真研究（自然科学基金项目）；
利用X射线脉冲星进行天文自主导航的理论方法和新技术研究（863）；
脉冲星时间尺度与原子时的关系及其算法研究。曾获1978年全国科学大会奖一项，中科院科技进步三等奖二项。
以第一作者发表论文40多篇，合作发表论文10多篇。被SCI检索4篇，EI及AAA收录12篇。主要发表在电波科学报、计量学报、IAU会刊、西安电子科技大学学报、天文学报、中国计量、量子电子学报、数据采集与处理、天文研究与技术、时间频率学报等刊物。
毫秒脉冲星计时(MSPT)及其在科学研究中的应用发现、观测分析结果、成就及重要特征发现、观测分析结果、成就及重要特征周期年变率极强的辐射功率和极弱信号接收
脉冲星脉冲辐射类似于海上导航灯的灯塔辐射模式
超强密度1014g/cm3和超大质量(和太阳相当,d仅为十几公里),并具有超高压等极端物理特性,誉为天然的极端条件下的太空实验室
脉冲星脉冲叠加得到的轮廓图有单峰至五峰模式结构，主脉冲宽度占全脉冲周期的(3~10%）。脉冲星平均脉冲幅度有两个量级左右的变化。在极宽的频率范围内白噪声和色噪声均存在，我们做了一定的研究。脉冲接收的流密度(通量)与频率的幂指数的相关性近地空间综合噪声对脉冲信号的噪音随机影响呈现低谷状态的频率波段在1G~3GHz，常选择1G~3GHz频段作为观测脉冲星信号的频率，尤对于天文观测要求保护的1.4GHz~1.5GHz波段使用的最多。
脉冲信号接收的信噪比(S/N)常为-40dB~-50dB。一般天线综合输入噪声在约100Jy上下。
脉冲星横向运动速度典型值约为v=(200~50)km/s,年偏移角为0.01度~0.3度。
脉冲星脉冲接收到的波段范围是:10MHz~1018MHz,几乎在无线电全波段均有辐射。由于辐射路径中各种介质的影响，使脉冲波产生衍射、折射和色散等效应。综合影响的结果造成脉冲星脉冲到达时间（PTOA）延迟不同。较高频率的调幅波信号先到达地球。
在不同波段上对同一脉冲星进行PTOA观测（含χ、γ射线），累加的平均脉冲轮廓形状极为相一致。而且时标高度一致。为计时创造了基本有利的前提条件。
脉冲星辐射具有双极化（线、圆偏振）特性，且偏振度很高，起伏较大。单脉冲星圆偏振度可达100%，也有90%~100%的线偏振和圆偏振情况。圆偏振大多是高度偏振，也有偏振度小于20%的表现。观测估计出银道面上平均电子密度约（3~10）e/100cm3,起伏差异约有2个量级。
脉冲辐射振动面由于受到星际物质、星际磁场的复杂影响，波动较大。这无疑对PTOA测量带来随机不确定性，如在平行于银道面的磁场为（2~3）10-6GS（韩金林给出了1.8微高斯），它的强度起伏有1~2个量级。垂直于银道面的磁场为0.2~0.3微高斯（韩金林）。空间磁场波动使脉冲信号波动面会产生法拉第旋转效应，频率不同，其旋转量也不同。例如靠近太阳附近的脉冲波，会产生“引力弯曲”。所以为了补偿，在PTOA观测系统中，采用实时双频接收测量“消色散”等方法，可以尽量消弱部分影响，但不能全消除。毫秒脉冲星计时研究现状毫秒脉冲星计时研究现状毫秒脉冲星计时研究现状 毫秒脉冲星计时（msPTens）研究成果应该包括理论模型、高精尖的大天线接收系统、数据存储和快速准确的统计分析系统等均有长足发展。其中理论模型方面：
从观测的脉冲星脉冲到达时刻（tobs）归算到脉冲星辐射时刻T可以归纳在一个典型公式中（双星PTOA）：其中，毫秒脉冲星计时理论模型研究成果 Taylor等通过对脉冲星双星系统中PSR1913+16的长期（20年）观测间接验证了广义相对论预言的引力辐射。Camilo等人对msPSRJ1713+0747(1994年)，PTOA的测量误差达0.4us。22个月测得广义相对论项的shapiro延迟。(1)式反映了脉冲星的直接观测值，例如色散，位置，自行等都可以通过到达时间观测获得。星际介质、星周介质、脉冲星分布和超新星遗迹等都与PTOA的观测结果相关。近20多年来，基于现代原子钟为参考的毫秒脉冲星TOA数据经事后处理而获得PTi(第i颗星脉冲星时)。除了天文误差、统计误差和脉冲星本征（P）噪声误差外，原子钟噪音算法、TAI本身误差和本地钟AT在测量过程中也会引入误差，使各站的ATi-PTi误差均存在差异（系统观测和处理等存在不统一，不规范）。若选一组MSP，持续进行TOA多星观测，就可能获得PTAens（计时阵综合脉冲星时）。我们可以称这一系统为“脉冲星钟”。当今建立和完善脉冲星钟PC（PSRCl