李变，屈俐俐，陈永奇

毫秒脉冲星计时噪声处理方法研究

李变1,2，屈俐俐1,2，陈永奇1,2

（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）

毫秒脉冲星；计时噪声；经验模态分解

0 引言

自1982年D. C. Backer等人发现第一颗毫秒脉冲星PSR B1937+21以来，便开始了毫秒脉冲星计时观测。因毫秒脉冲星自转周期非常稳定，被誉为自然界中最稳定的时钟。长期的计时观测表明，毫秒脉冲星自转周期的变化率很小，文献[1]给出毫秒脉冲星PSR B1855+09和PSR B1937+21一年以上的频率稳定度优于10-14，这与现有守时用主流商品原子钟的稳定度水平相当。因此，通过对毫秒脉冲星计时观测数据进行分析处理，利用合适的算法就可以建立仅依赖于自然存在的天体的时间尺度——脉冲星时间尺度。该时间尺度的建立可以用于原子时或其他时间尺度长期性能的检测与验证，对于深空导航、定位及科学研究具有重大而深远的意义，这使得脉冲星计时阵观测项目成为目前多国科学家研究的热点。

脉冲星计时残差是脉冲预报到达时间与实际到达时间之差，如果用于预报的脉冲星钟模型非常准确，那么计时残差将主要受测量误差的影响。然而受转换误差、轨道伴星及自转不稳定等不确定因素的影响，计时残差中表现出难以模型化的不规则特性。计时噪声就是这种不规则性表现的主要类型之一，它由低频信号组成，是计时残差中不可预报的长期变化趋势。由于计时残差的统计量符合非平稳过程的定义，即波动性和均值具有趋向性，因此对于计时残差预测的关键是如何提取其时间序列中不同的时频特性，构建时间序列中的趋势和波动模型。……