本發(fā)明涉及一種脈沖星觀測裝置、系統(tǒng)和方法，其適用于脈沖星觀測和相關(guān)科學(xué)研究，如脈沖星到達(dá)時間、強(qiáng)脈沖輻射、nulling、子脈沖漂移、磁星、伽瑪射線脈沖星、費(fèi)米源等觀測研究，也適用于脈沖星計時、脈沖星導(dǎo)航等應(yīng)用。

背景技術(shù)：

脈沖星是一類高速旋轉(zhuǎn)的中子星，是質(zhì)量較大的恒星在演化末期受自身引力作用塌縮而形成，其內(nèi)部運(yùn)動的帶電粒子發(fā)出的同步輻射隨中子星一起轉(zhuǎn)動形成射電波束，每當(dāng)這種射電波束掃過地球時就接收到一個脈沖，因此命名為脈沖星。

脈沖星的自轉(zhuǎn)周期范圍從幾毫秒到十余秒，周期穩(wěn)定性極好，具有超高穩(wěn)定的時間特征，被譽(yù)為自然界最穩(wěn)定的天文鐘，可以利用脈沖星計時改進(jìn)原子時的長期穩(wěn)定度。脈沖星的兩個磁極各有一個輻射波束，根據(jù)星體自轉(zhuǎn)情況，周期性地向航天器上的探測設(shè)備發(fā)射脈沖信號，從而為那些星際旅行的航天器指引方向?？梢哉f，脈沖星猶如太空之海永不熄滅的燈塔，是天造地設(shè)的導(dǎo)航標(biāo)識。

可是，因為脈沖星處在距地球數(shù)億至百多億光年的極遠(yuǎn)距離上，雖然它輻射的功率極其強(qiáng)大，但到達(dá)地球的信號卻極弱，為了能觀測到脈沖星信號，除了需要建造口徑較大的射電望遠(yuǎn)鏡和性能極佳的接收機(jī)外，還需要根據(jù)脈沖星信號的特點(diǎn)研發(fā)一套專用的高精度、高穩(wěn)定和高可靠終端來進(jìn)行探測。

脈沖星輻射的電磁波在經(jīng)過自由空間傳輸?shù)竭_(dá)地球的過程中，由于宇宙不是絕對的真空，受星際介質(zhì)的影響會造成信號的色散效應(yīng)，即高頻信號先到達(dá)、低頻信號后到達(dá)。為補(bǔ)償該影響通常的做法是將接收到的時域信號變換到頻域，并按頻譜分成若干通道，每個通道包含特定頻率范圍成分信號，根據(jù)不同頻率到達(dá)望遠(yuǎn)鏡的時間不同，對各個通道對應(yīng)的信號進(jìn)行延遲(或提前)從而達(dá)到色散消除的效果。

脈沖星的觀測對時間精度要求極高，例如為了對脈沖星的到達(dá)時間進(jìn)行研究，需要記錄脈沖星到達(dá)地球的精確時刻信息，通常需要對脈沖星進(jìn)行持續(xù)數(shù)十年甚至更長時間的監(jiān)測，單臺射電望遠(yuǎn)鏡的到達(dá)時間殘差一般可達(dá)幾百納秒至幾十微秒，這與射電望遠(yuǎn)鏡性能和時間基準(zhǔn)密切相關(guān)，對于同一架射電望遠(yuǎn)鏡來說，如果時間不準(zhǔn)確就無法進(jìn)行長年累月的觀測，或者說記錄的數(shù)據(jù)就沒有意義了。精確的射電脈沖星計時表明，它們的自轉(zhuǎn)正在很緩慢地減速，其典型速率是每年減慢一百萬分之一秒，折合到每天算，需分辨幾納秒的周期變化。

數(shù)據(jù)的消色散也需要精確的時間間隔信息，消色散需要根據(jù)脈沖星的色散量對每個子頻率通道進(jìn)行時間的延遲或提前，時間精度需要達(dá)到微秒量級。

另外，由于脈沖星到達(dá)地球的信號極其微弱，需要對信號進(jìn)行長時間觀測，然后再根據(jù)脈沖星的周期進(jìn)行折疊，來提高脈沖星信號的信噪比，獲得有效的數(shù)據(jù)。折疊除了對時間間隔的準(zhǔn)確性要求極高，還對設(shè)備的穩(wěn)定性提出了很高的要求，長時間觀測記錄的數(shù)據(jù)必須保證較高的完整性。如果長時間觀測的數(shù)據(jù)有丟失就會造成時間錯位，無法準(zhǔn)確疊加。

脈沖星的數(shù)據(jù)處理和觀測研究對觀測設(shè)備的時間精度和穩(wěn)定性都提出了極為苛刻的要求，因此，如何保證極高的時間精度和數(shù)據(jù)完整性是脈沖星觀測設(shè)備研發(fā)的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種脈沖星觀測裝置、系統(tǒng)和方法。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供了一種脈沖星觀測裝置，包括：時頻信號產(chǎn)生模塊10、信號處理板20和控制裝置30；其中，所述時頻信號產(chǎn)生模塊10生成秒脈沖信號43、采樣時鐘42和標(biāo)準(zhǔn)時間49；脈沖星觀測信號進(jìn)入所述信號處理板20，所述信號處理板20利用所述采樣時鐘42和秒脈沖信號43，生成脈沖星觀測數(shù)據(jù)和小數(shù)秒時間；所述控制裝置30接收所述標(biāo)準(zhǔn)時間49、脈沖星觀測數(shù)據(jù)和小數(shù)秒時間，并基于所述標(biāo)準(zhǔn)時間49和小數(shù)秒時間得到納秒級時間分辨率的脈沖星信號到達(dá)時間，所述控制裝置30利用所述脈沖星信號到達(dá)時間對所述脈沖星觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的脈沖星觀測裝置、系統(tǒng)和方法具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明對采樣時鐘進(jìn)行計數(shù)可以獲得精準(zhǔn)的時間間隔信息，將采樣時刻的時間信息與采樣數(shù)據(jù)一同打入數(shù)據(jù)幀可保證時間與信號的高度一致，利用氫原子鐘與GPS接收機(jī)時間同步獲得的整數(shù)秒和對采樣時鐘進(jìn)行計數(shù)得到的小數(shù)秒獲得精確的時刻信息，從而可以獲得納秒級別的高精度脈沖星信號到達(dá)時間，極大地提高了脈沖星觀測的精度和準(zhǔn)確性；

(2)為避免由于數(shù)據(jù)傳輸丟失而造成的時間誤差，在數(shù)據(jù)幀中增加了網(wǎng)絡(luò)校驗頭，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀丟失能夠進(jìn)行補(bǔ)償，保證了長時間觀測下的數(shù)據(jù)完整性和時間連續(xù)性，對脈沖星觀測數(shù)據(jù)處理具有重要意義。

附圖說明

圖1為脈沖星處理流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的脈沖星觀測裝置的系統(tǒng)框圖；

圖3為本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)幀格式示意圖。

符號說明

10-時頻信號產(chǎn)生模塊；

11-氫原子鐘；12-GPS接收機(jī)；121-時間信號模塊；13-秒脈沖同步器；14-頻率綜合器；

20-信號處理板；

21-模數(shù)轉(zhuǎn)換器；22-分頻器；23-數(shù)字信號處理模塊；24-脈沖計數(shù)器；25-數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；251-格式器；252-第一萬兆網(wǎng)卡；

30-控制裝置；

31-數(shù)據(jù)接收模塊；311-第二萬兆網(wǎng)卡；312-網(wǎng)絡(luò)包獲取模塊；313-數(shù)據(jù)提取與幀校驗?zāi)K；32-脈沖星信號到達(dá)時間計算模塊；33-數(shù)據(jù)后處理模塊；34-時間采集卡；35-數(shù)據(jù)存儲模塊；

A-第一射頻信號；B-第二射頻信號；41-參考時鐘信號；42-采樣時鐘；43-秒脈沖信號；44-四分頻采樣時鐘；45-脈沖星觀測數(shù)據(jù)；46-小數(shù)秒時間；47-脈沖星信號到達(dá)時間；48-處理后的數(shù)據(jù)；49-標(biāo)準(zhǔn)時間；50-采樣信號；51-降頻后的采樣信號。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種脈沖星觀測裝置、系統(tǒng)和方法，能提供高達(dá)4納秒的時間精度，可以實現(xiàn)脈沖星的精確計時和觀測。時間精度包含精確的時刻信息和精準(zhǔn)的時間間隔兩層含義，本發(fā)明對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)獲得精準(zhǔn)的時間間隔信息，由精準(zhǔn)的GPS整數(shù)秒會同對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)的小數(shù)秒獲得精確的時刻信息，從而獲得了高精度時間；同時為避免由于數(shù)據(jù)傳輸丟失而造成的時間誤差，在數(shù)據(jù)幀中增加了幀校驗頭，如發(fā)現(xiàn)幀丟失便進(jìn)行補(bǔ)償，保證了長時間觀測下的數(shù)據(jù)完整性和時間連續(xù)性。

首先通過脈沖星信號的處理流程來介紹脈沖星觀測裝置的工作原理。圖1所示為脈沖星信號的處理流程，脈沖星輻射的電磁波從遙遠(yuǎn)的外太空到達(dá)射電望遠(yuǎn)鏡，受星際介質(zhì)的影響會造成信號的色散效應(yīng)，如圖1中展寬的脈沖輪廓圖所示，在時域看到的脈沖輪廓會展寬。為消除色散影響，對射電望遠(yuǎn)鏡接收到的信號采樣后，進(jìn)行傅里葉變化可將其變換至頻率，將總帶寬為v的信號分成n個帶寬為Δv的子通道，信號如圖1中帶時延的頻率通道圖所示，可以明顯的看到每個通道中脈沖出現(xiàn)的時間有所不同。然后對信號進(jìn)行消干擾和消色散。由于通信基站、雷達(dá)、衛(wèi)星和電子設(shè)備等會對射電頻段造成干擾，如不對其進(jìn)行消除將影響信號的處理效果，所以首先應(yīng)在頻率域?qū)@些無線電干擾進(jìn)行消除。繼而，需要完成消色散處理。對于中心頻率為v，帶寬為Δv的信號，在經(jīng)過星際介質(zhì)傳播之后，單個通道的信號到達(dá)時間延遲可采用下式進(jìn)行計算：

t_DM＝8.3×10⁶ms·DM·Δv/v² (1)

其中：DM是星際介質(zhì)色散量，單位是cm^-3pc，v和Δv的單位均為MHz，已將t_DM的單位等效為ms。這種色散效應(yīng)對脈沖星信號的污染嚴(yán)重影響了對脈沖星信號的檢測(特別是短周期脈沖星信號)，導(dǎo)致靈敏度下降。

利用上式對信號子通道進(jìn)行時延補(bǔ)償后的效果如時延補(bǔ)償后的頻率通道圖所示，然后將子通道進(jìn)行疊加再變換至?xí)r域來獲得脈沖星的輪廓。但由于脈沖星離地球的距離實在太遠(yuǎn)，以至于到達(dá)地球上射電望遠(yuǎn)鏡的信號極其微弱，為了能觀測到該信號，需要對信號進(jìn)行長時間的觀測，然后根據(jù)脈沖星的周期進(jìn)行折疊，以提高信噪比得到較準(zhǔn)確的輪廓，如圖中頻率通道相加和折疊后的脈沖輪廓圖。

為了較形象的理解時間精度對脈沖星信號處理的重要性，可以通過以下例子說明。兩個不同頻率v₁和v₂的通道，受色散效應(yīng)而產(chǎn)生的信號到達(dá)時間t₂和t₁的時間差可通過式(2)計算：

t₂和t₁的時間單位均為ms，DM是星際介質(zhì)色散量，已將其單位等效為無量綱值，v₁和v₂的單位均為GHz。例如當(dāng)DM值為20，兩個相鄰?fù)ǖ纕₁和v₂的頻率分別為1.699GHz、1.7GHz時，t₂-t₁的時間差為0.035ms。即子通道帶寬為1MHz時的兩相鄰?fù)ǖ赖臅r間分辨率應(yīng)在35微秒以上才能較好的消除色散效應(yīng)，而如果將子通道帶寬提高10倍到0.1MHz時，時間分辨率也相應(yīng)的提高10倍至3.5微秒。

目前，自轉(zhuǎn)最快的脈沖星的周期是1.55毫秒，按每個周期128個采樣點(diǎn)計算，每兩點(diǎn)之間的時間間隔為12微秒，按時間精度比該采樣間隔高一個量級算應(yīng)達(dá)到1.2微秒。

而對于信號較弱的毫秒脈沖星，周期僅幾毫秒，1.4GHz的流量不到1mJy(1毫央，Jy為天體射電流量密度單位)，一般要進(jìn)行數(shù)小時的長時間積分，然后再對數(shù)據(jù)進(jìn)行折疊已提高信號信噪比，由于數(shù)據(jù)時間分辨率高，數(shù)據(jù)速率達(dá)到數(shù)Gbps左右，如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有所丟失，數(shù)據(jù)折疊時無法對齊就不能進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)處理，而如此高的數(shù)據(jù)速率要想在長時間的傳輸中保持零丟失是較困難的。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖2所示，本發(fā)明提供了一種脈沖星觀測裝置，其包括：時頻信號產(chǎn)生模塊10、信號處理板20和控制裝置30。其中，

時頻信號產(chǎn)生模塊10生成秒脈沖信號43、采樣時鐘42和標(biāo)準(zhǔn)時間49，脈沖星觀測信號進(jìn)入信號處理板20，信號處理板20利用采樣時鐘42和秒脈沖信號43，生成脈沖星觀測數(shù)據(jù)和小數(shù)秒時間，控制裝置30接收標(biāo)準(zhǔn)時間49、脈沖星觀測數(shù)據(jù)和小數(shù)秒時間，并基于標(biāo)準(zhǔn)時間49和小數(shù)秒時間46得到納秒級時間分辨率的脈沖星信號到達(dá)時間，控制裝置30利用脈沖星信號到達(dá)時間47對脈沖星觀測數(shù)據(jù)45進(jìn)行處理。

其中，時頻信號產(chǎn)生模塊10包括氫原子鐘11、GPS接收機(jī)12、秒脈沖同步器13和頻率綜合器14。

氫原子鐘11和GPS接收機(jī)12向秒脈沖同步器13發(fā)送秒脈沖信號(1PPS)，秒脈沖同步器13利用氫原子鐘11和GPS接收機(jī)12發(fā)送的秒脈沖信號，對氫原子鐘11和GPS接收機(jī)12進(jìn)行秒同步，并將秒脈沖信號43發(fā)送至信號處理板20。

氫原子鐘11生成參考時鐘信號41，頻率綜合器14利用該參考時鐘信號41生成采樣時鐘42給信號處理板20。其中，參考時鐘信號41的頻率可以為10MHz，采樣時鐘42的頻率可以為1GHz。

信號處理板20包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換器21、數(shù)字降頻模塊22、數(shù)字信號處理模塊23、脈沖計數(shù)器24和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊25。

由射電望遠(yuǎn)鏡接收機(jī)系統(tǒng)輸出的脈沖星觀測信號，即第一射頻信號A和第二射頻信號B，進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器21，模數(shù)轉(zhuǎn)換器21利用頻率綜合器14提供的采樣時鐘42，對脈沖星觀測信號進(jìn)行采樣，采樣信號50繼而進(jìn)入數(shù)字降頻模塊，降頻后的采樣信號51進(jìn)入數(shù)字信號處理模塊23進(jìn)行數(shù)字信號處理得到脈沖星觀測數(shù)據(jù)，具體地，數(shù)字信號處理包括對采樣信號進(jìn)行傅里葉變換和Stokes參數(shù)計算，傅里葉變換的點(diǎn)數(shù)為1024，頻率通道數(shù)為512。

其中，第一射頻信號A和第二射頻信號B的帶寬為500MHz，模數(shù)轉(zhuǎn)換器21采用雙通道、1GHz采樣頻率、8bit量化的高速采樣卡，由氫原子鐘11和頻率綜合器14提供的1GHz采樣時鐘42保證了極高的頻率準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器21將來自秒脈沖同步器13的秒脈沖信號43和采樣時鐘42分別傳輸至脈沖計數(shù)器24和數(shù)字降頻模塊22，數(shù)字降頻模塊22將采樣時鐘42進(jìn)行四分頻，四分頻采樣時鐘44也進(jìn)入脈沖計數(shù)器24，脈沖計數(shù)器24利用秒脈沖信號43對四分頻采樣時鐘44進(jìn)行計數(shù)，即秒脈沖信號43每秒對脈沖計數(shù)器24進(jìn)行一次復(fù)位，得到秒脈沖信號43對應(yīng)的四分頻采樣時鐘44計數(shù)值，由該計數(shù)值得到小數(shù)秒時間。

在本發(fā)明中，對于1GHz的采樣時鐘42，由于數(shù)字降頻模塊22對其進(jìn)行了四分頻，故每個四分頻采樣時鐘44的脈沖時間分辨率為1/(1000/4×10⁶)＝4納秒，因此可以得到四納秒時間分辨率的小數(shù)秒時間。

數(shù)據(jù)發(fā)送模塊25將脈沖星觀測數(shù)據(jù)和小數(shù)秒時間發(fā)送至控制裝置30。

本發(fā)明中，信號處理板20為高速信號處理板，其包括Xilinx Virtex 6FPGA，模數(shù)轉(zhuǎn)換器21、數(shù)字降頻模塊22、數(shù)字信號處理模塊23、脈沖計數(shù)器24和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊25可以由FPGA實現(xiàn)。

控制裝置30包括：數(shù)據(jù)接收模塊31、時間采集卡34、脈沖星信號到達(dá)時間計算模塊32、數(shù)據(jù)后處理模塊33和數(shù)據(jù)存儲模塊35。

數(shù)據(jù)接收模塊31接收數(shù)據(jù)發(fā)送模塊25發(fā)送的脈沖星觀測數(shù)據(jù)和小數(shù)秒時間，將脈沖星觀測數(shù)據(jù)45發(fā)送至數(shù)據(jù)后處理模塊33，將小數(shù)秒時間46發(fā)送至脈沖星信號到達(dá)時間計算模塊32。

時間采集卡34接收GPS接收機(jī)12的時間信號模塊121發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時間49，并將標(biāo)準(zhǔn)時間49發(fā)送給脈沖星信號到達(dá)時間計算模塊32，脈沖星信號到達(dá)時間計算模塊32將標(biāo)準(zhǔn)時間49的小數(shù)秒舍棄，將小數(shù)秒時間46轉(zhuǎn)換為小數(shù)秒并與舍去小數(shù)秒后的標(biāo)準(zhǔn)時間49相加，得到脈沖星信號到達(dá)時間47。

例如，小數(shù)秒時間為128128000，則小數(shù)秒時間46轉(zhuǎn)換為小數(shù)秒為128128000*4/10⁹＝0.512512秒，從時間采集卡34中獲取的標(biāo)準(zhǔn)信息為UTC時間2016年7月27日22時59分23.453672秒，脈沖星信號到達(dá)時間計算模塊32將該小數(shù)秒0.453672舍棄，然后加上小數(shù)秒時間轉(zhuǎn)換的小數(shù)秒，則秒部分變?yōu)?3.512512，則脈沖星信號到達(dá)時間為2016年7月27日22時59分23.512512秒。由于標(biāo)準(zhǔn)時間49由GPS接收機(jī)12提供，而GPS接收機(jī)12與氫原子鐘11通過秒脈沖同步器13進(jìn)行了秒同步，即信號處理板20中的脈沖計數(shù)器24與時間采集卡34每秒的起始時刻高度一致，因此，通過這種方式可獲得脈沖星信號進(jìn)入到脈沖星觀測裝置的精確時間信息。

數(shù)據(jù)后處理模塊33利用脈沖星信號到達(dá)時間計算模塊32獲得的脈沖星信號到達(dá)時間47，對脈沖星觀測數(shù)據(jù)45進(jìn)行處理，包括將脈沖星觀測數(shù)據(jù)45轉(zhuǎn)換為脈沖星軟件處理常用的FilterBank格式，由專用軟件進(jìn)行消干擾、消色散、折疊等后處理，并將處理后的數(shù)據(jù)48存儲在數(shù)據(jù)存儲模塊35。

控制裝置30采用Intel Xeon E5-2630 V3 CPU處理核心、64G內(nèi)存、48TB存儲空間的高性能計算機(jī)，也可以采用其他計算設(shè)備或數(shù)據(jù)處理平臺。

由此可見，本發(fā)明利用氫原子鐘與GPS接收機(jī)時間同步獲得的整數(shù)秒和對采樣時鐘進(jìn)行計數(shù)的小數(shù)秒相加以獲得納秒級別的高精度脈沖星信號到達(dá)時間，極大地提高了脈沖星觀測的精度和準(zhǔn)確性，對脈沖星觀測數(shù)據(jù)處理具有重要意義。

本發(fā)明的脈沖星觀測裝置中，信號處理板的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊25包括：格式器251和第一萬兆網(wǎng)卡252；控制裝置的數(shù)據(jù)接收模塊31包括：第二萬兆網(wǎng)卡311、網(wǎng)絡(luò)包獲取模塊312、數(shù)據(jù)提取與幀校驗?zāi)K313。

格式器251將脈沖星觀測數(shù)據(jù)和小數(shù)秒時間打包為數(shù)據(jù)幀，打包后的數(shù)據(jù)幀包括網(wǎng)絡(luò)校驗頭、脈沖星觀測數(shù)據(jù)和小數(shù)秒時間，如圖3所示，數(shù)據(jù)幀可以由4字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)校驗頭(frame_n)、4字節(jié)的小數(shù)秒時間(timestamp)以及2048字節(jié)的脈沖星觀測數(shù)據(jù)組成，2048字節(jié)的脈沖星觀測數(shù)據(jù)對應(yīng)512個頻率通道生成的Stokes參數(shù)，因此每個數(shù)據(jù)幀大小為2056字節(jié)，數(shù)據(jù)幀間的時間間隔為τμs，Stokes參數(shù)(I、Q、U、V)如下式(1)：

I：A_amp+B_amp，Q：A_amp-B_amp，U：2[AB_re]，V：2[AB_im] (3)

其中，A_amp為第一射頻信號A的中頻自相關(guān)幅度，B_amp為第二射頻信號B的中頻自相關(guān)幅度，AB_re為第一射頻信號A和第二射頻信號B的中頻互相關(guān)實部，AB_im為第一射頻信號A和第二射頻信號B的中頻互相關(guān)虛部。

數(shù)據(jù)幀通過第一萬兆網(wǎng)卡252發(fā)送至控制裝置30的第二萬兆網(wǎng)卡311，第一萬兆網(wǎng)卡252和第二萬兆網(wǎng)卡311通過10GbE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，為提高傳輸速率，采用傳輸層協(xié)議UDP傳輸數(shù)據(jù)幀，UDP協(xié)議的巨幀模式下的最大幀為8k+512字節(jié)，可滿足2048個頻率通道數(shù)據(jù)的傳輸，如需增加頻率通道可采用多個10GbE端口傳輸，最大支持8個10GbE端口。

由于UDP協(xié)議不對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，無法得知數(shù)據(jù)幀是否安全完整到達(dá)。而脈沖星觀測對數(shù)據(jù)完整性要求極高，任何時間序列的丟失都將導(dǎo)致脈沖星數(shù)據(jù)的處理結(jié)果不準(zhǔn)確，通過大量的實驗，當(dāng)檢測到幀序列號不連續(xù)、或中斷現(xiàn)象標(biāo)記為丟包。如檢測到大量丟包現(xiàn)象，如超過一定閾值(根據(jù)需求，如10E-4)，則數(shù)據(jù)無效需檢查系統(tǒng)有無故障。

為此，本發(fā)明在數(shù)據(jù)幀頭中增加了4字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)校驗頭，當(dāng)控制裝置30的第二萬兆網(wǎng)卡311接收到數(shù)據(jù)幀后，由網(wǎng)絡(luò)包獲取模塊312抓取數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)包，繼而由數(shù)據(jù)提取與幀校驗?zāi)K313將網(wǎng)絡(luò)包中的脈沖星觀測數(shù)據(jù)45和小數(shù)秒時間46與網(wǎng)絡(luò)校驗頭進(jìn)行分離，判斷網(wǎng)絡(luò)校驗頭是否為連續(xù)的數(shù)字序列，通過檢驗網(wǎng)絡(luò)校驗頭的連續(xù)性來判斷是否丟包。

若數(shù)據(jù)提取與幀校驗?zāi)K313判斷有偶有丟包現(xiàn)象，則對丟失的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行補(bǔ)償，例如可通過填補(bǔ)數(shù)據(jù)幀的RMS值以對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)據(jù)提取與幀校驗?zāi)K313將補(bǔ)償后的脈沖星觀測數(shù)據(jù)45和小數(shù)秒時間分別發(fā)送至數(shù)據(jù)后處理模塊33和脈沖星信號到達(dá)時間計算模塊32。

本發(fā)明的脈沖星觀測裝置，當(dāng)數(shù)據(jù)幀時間間隔為64μs時，數(shù)據(jù)速率為1*10⁶/64*2056*8≈245.1Mbps，對該速率下進(jìn)行連續(xù)測試24小時的網(wǎng)絡(luò)丟包率為0。

由此可見，本發(fā)明的脈沖星觀測裝置，為避免由于數(shù)據(jù)傳輸丟失而造成的時間誤差，在數(shù)據(jù)幀中增加了網(wǎng)絡(luò)校驗頭，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀丟失能夠進(jìn)行補(bǔ)償，保證了長時間觀測下的數(shù)據(jù)完整性和時間連續(xù)性，對脈沖星觀測數(shù)據(jù)處理具有重要意義。

本發(fā)明還提供了一種脈沖星觀測系統(tǒng)，其包括上述脈沖星觀測裝置以及與脈沖星觀測裝置相連的射電望遠(yuǎn)鏡。

本發(fā)明還提供了一種脈沖星觀測的方法，其利用上述脈沖星觀測裝置得到納秒級時間分辨率的脈沖星信號到達(dá)時間。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明的脈沖星觀測裝置、系統(tǒng)和方法有了清楚的認(rèn)識。

本發(fā)明的脈沖星觀測裝置、系統(tǒng)和方法，利用氫原子鐘與GPS接收機(jī)時間同步獲得的整數(shù)秒和對采樣時鐘進(jìn)行計數(shù)的小數(shù)秒相加以獲得納秒級別的高精度脈沖星信號到達(dá)時間，極大地提高了脈沖星觀測的精度和準(zhǔn)確性；為避免由于數(shù)據(jù)傳輸丟失而造成的時間誤差，在數(shù)據(jù)幀中增加了網(wǎng)絡(luò)校驗頭，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀丟失能夠進(jìn)行補(bǔ)償，保證了長時間觀測下的數(shù)據(jù)完整性和時間連續(xù)性，對脈沖星觀測數(shù)據(jù)處理具有重要意義。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件的定義并不僅限于實施例中提到的各種方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換，例如：

(1)實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍；

(2)上述實施例可基于設(shè)計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實施例。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。