综合脉冲星时研究进展

doi:10.7527/S1000-6893.2022.26443

综述

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综合脉冲星时研究进展

杨廷高¹^,², 高玉平¹^,²^,³(), 童明雷¹^,², 李变¹^,², 赵成仕¹^,², 罗近涛¹^,², 朱幸芝¹^,², 魏飞¹^,³

^1.中国科学院国家授时中心，西安　710600
^2.中国科学院时间频率基准重点实验室，西安　710600
^3.中国科学院大学天文与空间科学学院，北京　100049

收稿日期:2021-09-26 修回日期:2021-12-24 接受日期:2022-05-15 出版日期:2023-02-15 发布日期:2022-06-08
通讯作者: 高玉平 E-mail:gaoyp@ntsc.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金(42030105);科技部SKA专项(2020SKA0120103)

Review on research progress of ensemble pulsar time-scale

Tinggao YANG¹^,², Yuping GAO¹^,²^,³(), Minglei TONG¹^,², Bian LI¹^,², Chengshi ZHAO¹^,², Jintao LUO¹^,², Xingzhi ZHU¹^,², Fei WEI¹^,³

^1.National Time Service Center，Chinese Academy of Sciences，Xi’an 　710600，China
^2.Key Laboratory of Time and Frequency Primary Standards，Chinese Academy of Sciences，Xi’an 　710600，China
^3.School of Astronomy and Space Sciences，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 　100049，China

Received:2021-09-26 Revised:2021-12-24 Accepted:2022-05-15 Online:2023-02-15 Published:2022-06-08
Contact: Yuping GAO E-mail:gaoyp@ntsc.ac.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(42030105);SKA Special Project of Ministry of Science and Technology(2020SKA0120103)

摘要/Abstract

摘要：

脉冲星计时分析方法包括广义最小二乘法和贝叶斯方法。在分别介绍这2种分析方法的基础上，概括描述综合脉冲星时算法与研究结果。目前，已经建立并在研究工作中实际采用的综合脉冲星时（EPT）算法，主要包括基于TEMPO2软件包的广义最小二乘算法（频率分析法）、贝叶斯算法和维纳滤波算法。给出了采用不同算法的具有代表性的综合脉冲星时研究结果。基于国际脉冲星计时阵（IPTA）长期计时观测资料，综合脉冲星时研究结果表明，以国际原子时（TAI）为参考，采用不同算法得到的综合脉冲星时EPT-TAI，都能够检测到TAI的系统误差TT-TAI。以地球时（TT）为参考还可以得到综合脉冲星时EPT-TT。以所提出的改进维纳滤波算法得到的综合脉冲星时EPT-TAI为例，其频率稳定度分析表明，综合脉冲星时EPT-TAI基本不存在红噪声，在8年以上的频率稳定度略优于原子时TT-TAI。而综合脉冲星时EPT-TT频率稳定度略优于EPT-TAI。与综合脉冲星时不同，消除二次项的原子时TT-TAI的频率稳定度存在明显低频红噪声。最后，总结3种综合脉冲星时算法的各自特征，讨论关于改进综合脉冲星时短期频率稳定度等问题，并给出脉冲星时研究的有关初步结论。

关键词: 天体测量, 时间尺度, 毫秒脉冲星, 脉冲星计时阵, 脉冲星时

Abstract:

Now generalized least square fitting and a Bayesian approach to pulsar timing analysis are successfully used. An introduction on these two methods for pulsar timing analysis is provided. Up to today， three kinds of algorithms of constructing an ensemble pulsar time-scale using millisecond pulsar timing data were developed， which were the generalized least square fitting algorithm， the Bayesian analysis technology and the optimal Wiener filtration. We describe the above three algorithms in some details， and show some derived representative results on Ensemble Pulsar Time-scale （EPT） already published and results that we recently derived using improved Wiener filtration from International Pulsar Timing Array （IPTA） data release 2. All the results showed here indicate that the EPT with respect to the International Atomic Time scale （TAI） detected correctly the systematic errors in the TAI. Frequency stability analysis for the ensemble pulsar time-scale EPT-TAI we developed， as an example， indicates that the frequency stability on 8 year and longer time intervals show a little better secular stability than the TT-TAI. The TT-TAI is difference between Terrestrial Time scale （TT） and TAI. Quadratic term in the TT-TAI is removed to make a comparison with pulsar time-scale. Based on the frequency stability analysis， It is clear that TT-TAI shows some red noise， while there is no red noise detected in the EPT-TAI. Finally， we summarize the three algorithms on constructing an ensemble pulsar time scale. The question on improving short time interval stability of pulsar time-scale is discussed. Some preliminary conclusions on EPT research work are given.

Key words: astrometry, time scale, millisecond pulsar, pulsar timing array, pulsar time-scale

中图分类号:

杨廷高, 高玉平, 童明雷, 李变, 赵成仕, 罗近涛, 朱幸芝, 魏飞. 综合脉冲星时研究进展[J]. 航空学报, 2023, 44(3): 526443-526443.

Tinggao YANG, Yuping GAO, Minglei TONG, Bian LI, Chengshi ZHAO, Jintao LUO, Xingzhi ZHU, Fei WEI. Review on research progress of ensemble pulsar time-scale[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2023, 44(3): 526443-526443.

图/表 3

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

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