中国空间站微波链路引力红移检验仿真实验.docx

"中国空间站微波链路引力红移检验仿真实验" 本文主要介绍了时频科学及时频信号比对技术，并针对中国空间站的微波链路信号特性，进行双频信号比对研究和相关的仿真实验。 一、时钟科学发展背景 根据爱因斯坦的广义相对论，时钟的运行速率以及电磁波信号的频率均会随着重力位的改变而改变，处在不同重力位的两点，其时钟的运行速率不同。如果在两点之间传递频率信号，那么信号发送时的频率与信号接收时的频率也不相同，即引力红移。 二、时钟科学发展历史 早在 30 多年前，就有不少学者提出了测定重力位的相对论大地测量方法，包括时钟搬运比对法和重力频移法。随着时钟技术的快速发展，目前国际上已成功制造出精度达 10-19量级的光原子钟，相当于能测定重力位的精度为 0.01 m2/s2，等效于地面高程测量精度 1 mm 量级。 三、时频科学及时频信号比对技术 时频科学发展迅猛，利用频移法或时钟法（简称时频法）确定重力位，其精度水平主要取决于时钟本身的精度。自 20 世纪 50 年代原子钟诞生以来，时钟的精度和稳定度一直在不断提高，时频系统的精度大约以每 10 年左右提高一个量级的速度向前推进。 四、时频传递误差消除技术 如果要在更高的精度水平上检验引力红移效应，需要从电磁波时频信号（如空间站光钟时频信号）观测值中提取出空-地间重力频移信息。空载电磁波频率信号除了携带重力频移信息之外，还包含多种误差源的影响，主要有多普勒频移、电离层和对流层影响、光钟或原子钟误差影响以及随机误差等。削弱或消除误差源的技术主要包括模型误差改正法、多普勒消除法、共视法、 三频组合法、双频组合法。 五、中国空间站微波链路引力红移检验仿真实验 中国将于 2022 年 10 月建成的中国空间站（China space station，CSS）二号实验舱搭载精度为 10-17~10-18量级的光钟系统，并建立空-地间的微波频率信号链路和激光时间信号链路，为利用空载时频信号检验引力红移、测定重力位和海拔高奠定了基础。 六、结论 本文主要介绍了时频科学及时频信号比对技术，并针对中国空间站的微波链路信号特性，进行双频信号比对研究和相关的仿真实验。该研究为中国空间站微波链路引力红移检验仿真实验奠定了基础，并为相关领域的研究和应用提供了重要参考价值。